核電廠系統(tǒng)及設(shè)備

前言

　　核能的發(fā)展與和平利用是20 世紀(jì)最杰出的科技成就之一。在核能利用中，核電的發(fā)展相當(dāng)迅速，已被公認(rèn)為一種安全、經(jīng)濟(jì)、可靠、清潔的能源。我國(guó)核電事業(yè)進(jìn)入了前所未有的快速發(fā)展時(shí)期?！　”緯饕U述壓水堆核電廠的基本原理。鑒于我國(guó)已確定發(fā)展壓水堆核電技術(shù)，本書以我國(guó)已運(yùn)行的1000?MW級(jí)電功率的壓水堆核電廠為背景，對(duì)壓水堆核電廠總體及主要系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行了論述。全書共分10章。第1章緒論，介紹世界及我國(guó)核電的發(fā)展成就、我國(guó)發(fā)展核電的方針政策；第2章介紹壓水堆核電廠；第3章介紹反應(yīng)堆本體結(jié)構(gòu)、一回路系統(tǒng)及主要設(shè)備，對(duì)反應(yīng)堆冷卻劑泵、穩(wěn)壓器和蒸汽發(fā)生器的作用、工作原理、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)計(jì)算作了重點(diǎn)闡述；第4章介紹核島主要輔助系統(tǒng)；第5章介紹專設(shè)安全設(shè)施；第6章闡述核電廠熱力學(xué)基礎(chǔ)；第7章介紹核汽輪發(fā)電機(jī)組，在闡述一般汽輪機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)的同時(shí)，重點(diǎn)討論核電廠汽輪機(jī)組的特點(diǎn)；第8章介紹核電廠二回路熱力系統(tǒng)；第9章扼要介紹壓水堆核電廠的正常運(yùn)行，本章使上述分門別類介紹的系統(tǒng)、設(shè)備形成一個(gè)有機(jī)整體，對(duì)核電廠系統(tǒng)及設(shè)備進(jìn)行了動(dòng)態(tài)展示，力求給讀者展現(xiàn)一座核電廠的總體圖像；第10章介紹輕水堆核電技術(shù)的發(fā)展與改進(jìn)。　　本書是為核能科學(xué)與工程專業(yè)的本科生編寫的，力求結(jié)合我國(guó)核電實(shí)際對(duì)核電廠系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行闡述。在對(duì)已運(yùn)行核電廠進(jìn)行介紹的同時(shí)，也對(duì)在建的二代改進(jìn)型及第三代核電廠進(jìn)行了介紹。本書注重對(duì)國(guó)際上壓水堆核電廠系統(tǒng)及設(shè)備不同風(fēng)格的設(shè)計(jì)予以比較，以開闊學(xué)生的視野，使學(xué)生在比較中深化認(rèn)識(shí)。教材還注意跟蹤世界新一代輕水堆核電廠設(shè)計(jì)的發(fā)展，反映國(guó)內(nèi)外輕水堆核電廠新的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)成果。　　本書是一本工程性強(qiáng)、適應(yīng)面廣的基礎(chǔ)性教材。它不僅適用于核能科學(xué)與工程專業(yè)本科生、研究生，還適用于到核電廠工作的非核能科學(xué)與工程專業(yè)的人員，可作為核電廠運(yùn)行和技術(shù)人員培訓(xùn)的參考教材，作為從事核電廠設(shè)計(jì)、運(yùn)行、管理及安全分析人員的參考書。　　本書所涉及的學(xué)科領(lǐng)域廣泛。限于編者學(xué)識(shí)水平，缺點(diǎn)、錯(cuò)誤在所難免，歡迎讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

　　《核電廠系統(tǒng)及設(shè)備（第2版）》主要闡述壓水堆核電廠的基本原理。以我國(guó)已運(yùn)行的1GW級(jí)電功率的壓水堆核電廠為背景，對(duì)壓水堆核電廠總體及主要系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行了論述。全書共分10章。第1章緒論；第2章介紹壓水堆核電廠；第3章介紹反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)和設(shè)備；第4章介紹核島主要輔助系統(tǒng)；第5章介紹專設(shè)安全設(shè)施；第6章闡述核電廠熱力學(xué)基礎(chǔ)；第7章介紹核汽輪發(fā)電機(jī)組；第8章介紹核電廠二回路熱力系統(tǒng)；第9章扼要介紹壓水堆核電廠的正常運(yùn)行；第10章介紹輕水堆核電技術(shù)的發(fā)展與改進(jìn)。　　《核電廠系統(tǒng)及設(shè)備（第2版）》不僅適用于核能科學(xué)與工程專業(yè)本科生、研究生，還適用于到核電廠工作的非核能科學(xué)與工程專業(yè)的人員，可作為核電廠運(yùn)行和技術(shù)人員培訓(xùn)的參考教材，作為從事核電廠設(shè)計(jì)、運(yùn)行、管理及安全分析人員的參考書。

書籍目錄

第1章 緒論11.1 世界核電的發(fā)展概況11.2 我國(guó)的核電發(fā)展情況41.2.1 發(fā)展核電是我國(guó)的基本方針41.2.2 中國(guó)核電建設(shè)進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)期4第2章 壓水堆核電廠62.1 概述62.2 核電廠總體及廠房布置122.2.1 廠址選擇122.2.2 總平面布置142.3 核電廠主要廠房設(shè)施162.4 核電廠設(shè)備安全功能及分級(jí)192.4.1 安全功能及分析方法192.4.2 安全分級(jí)192.4.3 抗震分類202.4.4 規(guī)范分級(jí)和質(zhì)量分組212.5 核電廠安全設(shè)計(jì)原則22第3章 反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)和設(shè)備253.1 反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)253.1.1 系統(tǒng)功能253.1.2 系統(tǒng)描述253.1.3 系統(tǒng)的參數(shù)選擇273.1.4 系統(tǒng)布置293.1.5 系統(tǒng)的參數(shù)測(cè)量293.1.6 系統(tǒng)特性313.2 反應(yīng)堆本體結(jié)構(gòu)323.2.1 堆芯結(jié)構(gòu)323.2.2 堆芯支撐結(jié)構(gòu)363.2.3 反應(yīng)堆壓力容器383.2.4 控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)413.3 反應(yīng)堆冷卻劑泵433.3.1 概述433.3.2 屏蔽電機(jī)泵433.3.3 軸封泵443.3.4 葉輪泵的一般特性513.3.5 泵的全特性曲線583.4 蒸汽發(fā)生器653.4.1 概述653.4.2 蒸汽發(fā)生器的典型結(jié)構(gòu)和工質(zhì)流程663.4.3 蒸汽發(fā)生器的傳熱計(jì)算733.4.4 蒸汽發(fā)生器的水力計(jì)算793.4.5 蒸汽發(fā)生器的數(shù)學(xué)模型823.5 穩(wěn)壓器863.5.1 穩(wěn)壓器的功能863.5.2 穩(wěn)壓器及其附屬設(shè)備863.5.3 穩(wěn)壓器的工作原理903.5.4 穩(wěn)壓器壓力控制系統(tǒng)933.5.5 穩(wěn)壓器水位控制系統(tǒng)963.5.6 穩(wěn)壓器的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則993.5.7 穩(wěn)壓器的容積計(jì)算1003.5.8 穩(wěn)壓器瞬態(tài)過程分析模型101第4章 核島主要輔助系統(tǒng)1074.1 化學(xué)和容積控制系統(tǒng)1084.1.1 系統(tǒng)功能1084.1.2 設(shè)計(jì)依據(jù)1084.1.3 系統(tǒng)流程1134.1.4 系統(tǒng)設(shè)備布置1164.1.5 系統(tǒng)運(yùn)行1174.2 反應(yīng)堆硼和水補(bǔ)給系統(tǒng)1184.2.1 系統(tǒng)功能1184.2.2 設(shè)計(jì)依據(jù)1184.2.3 系統(tǒng)描述1184.2.4 補(bǔ)給量計(jì)算1194.2.5 補(bǔ)給方式122 4.3 余熱排出系統(tǒng)1234.3.1 系統(tǒng)功能1234.3.2 系統(tǒng)描述1234.3.3 系統(tǒng)運(yùn)行1244.3.4 系統(tǒng)綜述1254.4 設(shè)備冷卻水系統(tǒng)1254.4.1 系統(tǒng)功能1254.4.2 系統(tǒng)描述1264.4.3 系統(tǒng)運(yùn)行1294.5 重要廠用水系統(tǒng)1294.5.1 系統(tǒng)功能1294.5.2 系統(tǒng)描述1304.5.3 系統(tǒng)運(yùn)行1304.6 反應(yīng)堆換料水池和乏燃料池冷卻和處理系統(tǒng)1314.6.1 系統(tǒng)功能1314.6.2 系統(tǒng)描述1314.6.3 系統(tǒng)運(yùn)行1334.7 廢物處理系統(tǒng)1334.7.1 概述1334.7.2 放射性廢水處理方法1344.7.3 氚的產(chǎn)生及性質(zhì)1374.7.4 硼回收系統(tǒng)1384.7.5 廢水處理系統(tǒng)1414.7.6 廢氣處理系統(tǒng)1434.7.7 固體廢物處理系統(tǒng)1464.8 核島通風(fēng)空調(diào)及空氣凈化1474.8.1 概述1474.8.2 設(shè)計(jì)原則1484.8.3 進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)及其凈化處理1494.8.4 排風(fēng)系統(tǒng)及其空氣凈化處理1514.8.5 通風(fēng)系統(tǒng)主要設(shè)備及其性能1524.8.6 核島通風(fēng)空調(diào)和空氣凈化系統(tǒng)簡(jiǎn)介154第5章 專設(shè)安全設(shè)施1585.1 概述1585.2 安注系統(tǒng)1595.2.1 系統(tǒng)功能1595.2.2 系統(tǒng)描述1595.2.3 系統(tǒng)運(yùn)行1625.2.4 安注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改進(jìn)1645.3 安全殼系統(tǒng)1655.3.1 安全殼的功能1655.3.2 安全殼的形式1665.3.3 安全殼貫穿件1665.4 安全殼噴淋系統(tǒng)1675.4.1 系統(tǒng)功能1675.4.2 系統(tǒng)描述1675.4.3 系統(tǒng)運(yùn)行1695.5 安全殼隔離系統(tǒng)1705.5.1 系統(tǒng)功能1705.5.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)1705.5.3 系統(tǒng)特點(diǎn)1705.5.4 系統(tǒng)運(yùn)行和控制1715.6 可燃?xì)怏w控制系統(tǒng)1725.6.1 概述1725.6.2 系統(tǒng)描述1735.7 輔助給水系統(tǒng)1755.7.1 系統(tǒng)功能1755.7.2 系統(tǒng)描述1755.7.3 系統(tǒng)運(yùn)行1785.7.4 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改進(jìn)179第6章 核電廠熱力學(xué)1826.1 熱力學(xué)基礎(chǔ)1826.1.1 理想循環(huán)的研究1826.1.2 實(shí)際循環(huán)的分析方法1846.1.3 電廠熱力循環(huán)的分析1856.2 核電廠的熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)1876.3 蒸汽參數(shù)對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性的影響1896.3.1 蒸汽初參數(shù)對(duì)循環(huán)熱經(jīng)濟(jì)性的影響1896.3.2 蒸汽終參數(shù)的影響1916.4 回?zé)嵫h(huán)1936.4.1 給水回?zé)嵫h(huán)的熱經(jīng)濟(jì)性1936.4.2 最佳回?zé)岱峙?956.4.3 最佳給水溫度1996.5 蒸汽再熱循環(huán)2016.5.1 概述2016.5.2 汽耗率與熱耗率2016.5.3 具有再熱的回?zé)峒訜岱峙?036.5.4 最佳再熱壓力2046.6 二回路系統(tǒng)熱力分析2046.6.1 定功率分析方法2046.6.2 定功率法熱力分析舉例206第7章 核汽輪發(fā)電機(jī)組2147.1 概述2147.2 汽輪機(jī)的工作原理及分類2157.2.1 汽輪機(jī)級(jí)的工作原理及特點(diǎn)2157.2.2 汽輪機(jī)的分類2207.3 汽輪機(jī)中能量轉(zhuǎn)換過程2217.3.1 蒸汽在噴嘴中的流動(dòng)和能量轉(zhuǎn)換2217.3.2 蒸汽在動(dòng)葉柵中的流動(dòng)和能量轉(zhuǎn)換2237.3.3 輪周效率和最佳速比2277.3.4 級(jí)內(nèi)損失及相對(duì)內(nèi)效率2317.3.5 長(zhǎng)葉片2347.3.6 多級(jí)汽輪機(jī)2367.4 汽輪機(jī)的本體結(jié)構(gòu)2407.4.1 轉(zhuǎn)子2407.4.2 汽缸與隔板2477.4.3 防蝕措施2497.5 汽輪機(jī)的總體結(jié)構(gòu)2527.5.1 汽輪機(jī)的總體結(jié)構(gòu)形式2527.5.2 核電廠飽和蒸汽汽輪機(jī)的總體配置2537.6 核電廠汽輪機(jī)的特點(diǎn)2557.6.1 核汽輪機(jī)組的一般特點(diǎn)2557.6.2 核汽輪機(jī)組的轉(zhuǎn)速選擇2567.7 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本概念2587.7.1 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本任務(wù)2587.7.2 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)的手段2597.7.3 汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)方式2607.8 汽水分離再熱器2617.8.1 概述2617.8.2 結(jié)構(gòu)形式及流程2617.8.3 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及設(shè)計(jì)改進(jìn)2647.9 凝汽器及其真空系統(tǒng)2657.9.1 概述2657.9.2 凝汽器傳熱的強(qiáng)化2677.9.3 凝汽器的結(jié)構(gòu)2697.9.4 凝汽器的特性2717.9.5 凝結(jié)水過冷原因及改善措施2737.9.6 多壓凝汽器2757.9.7 凝汽器真空系統(tǒng)277第8章 核電廠二回路熱力系統(tǒng)2798.1 概述2798.1.1 系統(tǒng)的功能2798.1.2 典型的壓水堆核電廠二回路熱力系統(tǒng)2798.2 主蒸汽系統(tǒng)2838.2.1 概述2838.2.2 系統(tǒng)描述2838.2.3 系統(tǒng)特性2858.3 凝結(jié)水和給水回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)2868.3.1 回?zé)峒訜崞?868.3.2 抽汽系統(tǒng)2888.3.3 疏水系統(tǒng)2888.3.4 排氣系統(tǒng)2908.3.5 卸壓系統(tǒng)2908.3.6 凝結(jié)水泵和給水泵2918.3.7 給水調(diào)節(jié)閥和隔離閥2968.4 給水除氧系統(tǒng)2978.4.1 概述2978.4.2 熱力除氧的原理2978.4.3 除氧器的類型及典型結(jié)構(gòu)2988.4.4 除氧器的熱平衡和自生沸騰3038.4.5 除氧器的運(yùn)行3048.4.6 真空除氧與熱力除氧的比較3078.5 蒸汽排放系統(tǒng)3088.5.1 概述3088.5.2 系統(tǒng)描述3088.5.3 系統(tǒng)特性3108.5.4 系統(tǒng)控制3118.6 蒸汽發(fā)生器水位控制系統(tǒng)3128.6.1 概述3128.6.2 蒸汽發(fā)生器水位控制3138.6.3 與蒸汽發(fā)生器水位有關(guān)的保護(hù)318 8.7 蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)3198.7.1 概述3198.7.2 系統(tǒng)描述3198.7.3 系統(tǒng)運(yùn)行3208.8 二回路水處理系統(tǒng)3208.8.1 二回路水處理方法3208.8.2 凝結(jié)水凈化3218.8.3 二回路水質(zhì)要求322第9章 核電廠的運(yùn)行3249.1 電廠的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)3249.1.1 電廠的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)定義3249.1.2 技術(shù)限制3269.2 核電廠控制保護(hù)功能介紹3279.2.1 停堆保護(hù)功能3299.2.2 安全設(shè)施觸發(fā)信號(hào)3299.2.3 允許3299.2.4 禁止信號(hào) 3319.3 核電廠的啟動(dòng)3329.3.1 核電廠的冷啟動(dòng)3329.3.2 核電廠的熱啟動(dòng)3359.4 核電廠停閉3359.4.1 概述3359.4.2 從功率運(yùn)行到冷停堆的主要過程336第10章 輕水堆核電技術(shù)的發(fā)展與改進(jìn)33910.1 輕水堆核電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀33910.2 AP1000核電廠34110.2.1 AP1000概況34110.2.2 AP1000的設(shè)計(jì)特點(diǎn)34210.2.3 AP1000的安全特性34610.2.4 AP1000的系統(tǒng)簡(jiǎn)化35410.3 EPR核電廠35410.3.1 EPR堆本體一般特性35410.3.2 EPR的安全特性35710.3.3 EPR的經(jīng)濟(jì)性與可靠性36210.4 先進(jìn)的沸水堆核電廠36410.4.1 傳統(tǒng)的沸水堆核電廠36410.4.2 ABWR 核電廠設(shè)計(jì)特點(diǎn)36510.4.3 ABWR的安全性36910.4.4 ABWR的經(jīng)濟(jì)性37010.5 固有安全堆37210.5.1 固有安全的概念37210.5.2 PIUS反應(yīng)堆簡(jiǎn)介37210.6 第四代核能系統(tǒng)375常用符號(hào)378附錄 1994年國(guó)際水和水蒸氣性質(zhì)協(xié)會(huì)（IAPWS）發(fā)布的輕水熱力學(xué)性質(zhì)國(guó)際骨架表381附表A 水和水蒸氣的比體積及其允差381附表B 水和水蒸氣的比焓及其允差384附表C 飽和線上水和水蒸氣的比體積（dm3/kg）和比焓（kJ/kg）386參考文獻(xiàn)388

章節(jié)摘錄

　　反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)設(shè)備和管道的布置以反應(yīng)堆壓力容器為中心，力求緊湊、簡(jiǎn)單對(duì)稱。為了補(bǔ)償主管道的熱膨脹應(yīng)力，蒸汽發(fā)生器和主泵采用擺動(dòng)的支撐結(jié)構(gòu)，以允許橫向位移。 　　蒸汽發(fā)生器的位置高于反應(yīng)堆壓力容器管嘴所在的平面，以便使系統(tǒng)具有足夠的自然循環(huán)能力?！　±鋮s劑中存在裂變產(chǎn)物和腐蝕產(chǎn)物，對(duì)系統(tǒng)設(shè)備和管道有不同程度的污染。因此，在設(shè)備周圍設(shè)有隔墻，它們與安全殼墻構(gòu)成了二次屏蔽?！　榱朔乐构艿榔屏押笥捎诹黧w噴射導(dǎo)致的管道甩擊對(duì)周圍設(shè)備的危害，在高能管道上裝有限制器，對(duì)設(shè)備、管道進(jìn)行實(shí)體隔離。主要設(shè)備（反應(yīng)堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器、反應(yīng)堆冷卻劑泵、穩(wěn)壓器等）和反應(yīng)堆冷卻劑管道安裝在二次屏蔽墻內(nèi)。　　3.1.5 系統(tǒng)的參數(shù)測(cè)量1. 溫度測(cè)量 反應(yīng)堆冷卻劑冷熱管段溫度是重要的熱工參數(shù)，溫度測(cè)量的一次元件是電阻溫度計(jì)。寬量程的溫度測(cè)量由裝在套管內(nèi)的電阻溫度計(jì)監(jiān)測(cè)。每條環(huán)路的冷熱管段各裝一支寬量程電阻溫度計(jì)，將它們置于伸入冷卻劑的套管內(nèi)。由于不與冷卻劑直接接觸，測(cè)得的冷卻劑溫度有一定的滯后，僅用于指示。其量程為0～350℃. 　　用于電廠控制保護(hù)的溫度測(cè)量要求精確、響應(yīng)快，采用浸入式的窄量程電阻溫度計(jì)。顯然，這種精密儀表不能直接插入主管道的高速流體中，因此在每個(gè)環(huán)路設(shè)置了測(cè)溫旁路管線。從冷、熱管段分別引一股流體到測(cè)溫旁路進(jìn)行測(cè)量。圖3.2所示為測(cè)溫旁路示意圖?！　D3.2 一回路的測(cè)溫旁路　　從主管道引來的采樣水應(yīng)具有代表性，熱管段上的取樣點(diǎn)是用三個(gè)互成120. 的取樣管嘴在管道同一截面上伸入主管道中。三個(gè)管嘴的采樣水混合在一起匯入測(cè)溫旁路，這樣的采樣水代表熱管段水。　　冷管段的水從主泵的下游取樣，由于泵的攪拌作用使水得以混合，僅需一根取樣管就可得到代表性的冷端水溫?！　睦錈峁芏我齺淼牟蓸铀?，合并到一條公共返回管線，在過渡段匯入主管道。返回管線上設(shè)有流量計(jì)，以監(jiān)測(cè)旁路管線是否有足夠的流量。若流量低則發(fā)出報(bào)警，說明此環(huán)路的溫度測(cè)量信號(hào)不可用。

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