核電廠主回路壓力調(diào)節(jié)技術(shù)分析目錄TOC\o"1-3"\h\u18200核電廠主回路壓力調(diào)節(jié)技術(shù)分析 1246971.1壓力安全系統(tǒng)組成及原理簡(jiǎn)介 114821.2穩(wěn)壓器壓力控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介 2178931.3化學(xué)和容積控制系統(tǒng)壓力控制 2102711.4反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 3168361.5專設(shè)安全設(shè)施事故簡(jiǎn)介 3核電廠正常運(yùn)行時(shí)主回路壓力調(diào)節(jié)由壓力安全系統(tǒng)、穩(wěn)壓器壓力控制系統(tǒng)、化學(xué)與容積控制系統(tǒng)共同作用，預(yù)防壓力異常和調(diào)節(jié)壓力。1.1壓力安全系統(tǒng)組成及原理簡(jiǎn)介由壓力調(diào)節(jié)和壓力保護(hù)兩部分組成，一般設(shè)備為電加熱式穩(wěn)壓器和卸壓箱。起壓力調(diào)節(jié)作用的部分由穩(wěn)壓器、電磁噴霧閥、流量調(diào)節(jié)閥和控制儀表、噴霧管道、波動(dòng)管道等組成。穩(wěn)壓器的工作利用汽液兩相平衡和飽和水蒸氣的可壓縮性來調(diào)節(jié)一回路壓力。核電廠正常運(yùn)行時(shí)單位質(zhì)量飽和蒸汽的體積變化率約為飽和水的七百倍，同時(shí)在15.5MPa壓力下水的密度約為蒸汽的6倍，因此當(dāng)核電站主回路壓力異常變低時(shí)利用電加熱器加熱穩(wěn)壓器中的水使之轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?，蒸汽體積占比增大，穩(wěn)壓器壓力升高，防止主回路壓力過高設(shè)備損壞。同理當(dāng)主回路壓力異常變高時(shí)，利用連接到壓力容器冷段的噴淋管向穩(wěn)壓器中噴淋溫度較低的噴淋水，使汽凝結(jié)成水，穩(wěn)壓器壓力下降，防止了主回路壓力過低導(dǎo)致冷卻劑沸騰而引起的燃料元件的毀壞。穩(wěn)壓器控制壓力的核心是控制系統(tǒng)的PID控制器，傳統(tǒng)PID控制器通過確定三個(gè)系數(shù)改變補(bǔ)償值，但壓力穩(wěn)壓器內(nèi)的壓力變化是一個(gè)非線性的過程因此可能會(huì)出現(xiàn)控制滯后調(diào)節(jié)不足的問題，因而出現(xiàn)了如自抗擾控制、免疫控制等新的控制策略?？刂撇呗缘母倪M(jìn)讓壓力調(diào)節(jié)更加穩(wěn)定和快速，主回路壓力異常的概率變低。起壓力保護(hù)作用的部分由卸壓閥、安全閥、卸壓管、泄壓箱等組成。卸壓閥讓安全閥不必頻繁開啟，當(dāng)穩(wěn)壓器壓力過高時(shí)先打開卸壓閥，若壓力繼續(xù)上升則將高壓蒸汽排入卸壓箱。廣東大亞灣核電站采用先導(dǎo)安全閥組。為滿足冗余性，安全閥組由單個(gè)保護(hù)閥與單個(gè)隔離閥串聯(lián)，由于后者開關(guān)閾值比前者低因此正常運(yùn)行時(shí)保護(hù)閥常關(guān)（具體閾值見表1.1）。二代核電站在設(shè)計(jì)時(shí)并非像二代加核反應(yīng)堆一樣將嚴(yán)重事故列入設(shè)計(jì)中因此二代堆大多采用安全閥組保護(hù)主回路壓力，而二代加堆由于在設(shè)計(jì)時(shí)將嚴(yán)重事故列入考慮范圍其壓力因此保護(hù)部分略有不同。二代加核電廠CPR1000壓力保護(hù)部分沒有像二代堆一樣噴淋管嘴設(shè)置在上封頭，新增兩條卸壓閥組管線預(yù)防壓力過高時(shí)堆芯熔化。表1.1廣東大亞灣核電站安全閥開、關(guān)閾值（絕對(duì)壓力/MPa）閥門種類編號(hào)開啟壓力關(guān)閉壓力保護(hù)閥RCP020VP16.616.0RCP021VP17.016.4RCP022VP17.216.6隔離閥RCP017VP14.613.9RCP018VP14.613.9RCP019VP14.613.91.2穩(wěn)壓器壓力控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介穩(wěn)壓器壓力控制系統(tǒng)的作用是將穩(wěn)壓器壓力控制在允許范圍（一般是±0.2MPa）。通過把壓力測(cè)量值與整定值（大亞灣核電站為15.5MPa）的差值送到PID控制器，處理后輸出補(bǔ)償信號(hào)到信號(hào)發(fā)生裝置和繼電器控制主回路壓力。1.3化學(xué)和容積控制系統(tǒng)壓力控制在核電廠正常運(yùn)行時(shí)，化學(xué)和容積控制系統(tǒng)主要功能有維持穩(wěn)壓器水位，控制水質(zhì)和冷卻劑中硼濃度的調(diào)節(jié)。其中維持穩(wěn)壓器水位是對(duì)壓力安全系統(tǒng)的輔助功能。穩(wěn)壓器壓力補(bǔ)償不是無限的，化容系統(tǒng)可以通過上充和下泄回路補(bǔ)償穩(wěn)壓器所不能補(bǔ)償?shù)膲毫ψ兓Ｒ源髞啚澈穗娬緸槔?dāng)主回路壓力異常變高時(shí)，冷卻劑流經(jīng)下泄回路至容控箱，當(dāng)壓力升高過大超過容控箱壓力補(bǔ)償極限時(shí)，冷卻劑將流至硼回收系統(tǒng)貯存箱中。反之，當(dāng)主回路壓力異常變低時(shí)，通過上充泵從硼和水補(bǔ)給系統(tǒng)補(bǔ)償損失的壓力。反應(yīng)堆本身的控制系統(tǒng)在反應(yīng)堆發(fā)生第II、III、IV類工況時(shí)有時(shí)是不能實(shí)現(xiàn)其自身的安全要求。例如，在二代堆中主泵由于機(jī)械故障使冷卻劑流量減少的失流事故，在事故發(fā)生后二代堆自身所有的控制系統(tǒng)和自然安全性并不能補(bǔ)償冷卻能力的喪失，堆芯DNBR下降，最終可能出現(xiàn)堆芯熔化、安全殼出現(xiàn)裂口、放射性泄露等嚴(yán)重后果。有必要發(fā)生事故迅速停閉反應(yīng)堆并確保一回路冷卻能力，維持三道安全屏障正常作用。為此核電廠需要在壓力調(diào)節(jié)保護(hù)的基礎(chǔ)上為主回路布置相應(yīng)保護(hù)系統(tǒng)和安全設(shè)施。1.4反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)簡(jiǎn)介反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)可控制事故后保證核電廠安全的電氣設(shè)備，是停堆保護(hù)系統(tǒng)的子系統(tǒng)。在某一參數(shù)（如主回路壓力）大于限值威脅屏障密閉性時(shí)停堆，若停堆后壓力繼續(xù)升高，則啟動(dòng)相應(yīng)安全設(shè)施保證屏障完整性。停堆保護(hù)的類型有很多如：根據(jù)反應(yīng)堆冷卻劑進(jìn)出口溫差停堆、根據(jù)環(huán)路流量變化停堆、根據(jù)穩(wěn)壓器和蒸汽發(fā)生器水位過高或過低停堆、根據(jù)穩(wěn)壓器壓力過高（大亞灣核電站為16.55MPa）或過低（大亞灣核電站為13.1MPa）停堆等。為保證在事故發(fā)生后能順利停堆和啟動(dòng)專設(shè)安全設(shè)施，保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要滿足冗余性（防止故障發(fā)生后系統(tǒng)某項(xiàng)功能喪失）、多樣性（防止由于同一原理產(chǎn)生的故障）、獨(dú)立性（防止已發(fā)生的故障引起其他故障）、安全性（防止故障引起更嚴(yán)重的后果）等設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。1.5專設(shè)安全設(shè)施事故簡(jiǎn)介在反應(yīng)堆堆發(fā)生事故后投入安全設(shè)施能夠有效緩解事故，預(yù)防堆芯熔化反應(yīng)堆內(nèi)壓力過高保證安全殼的完整。安全殼隔離系統(tǒng)、安全殼噴淋系統(tǒng)、輔助給水系統(tǒng)、應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)是核電廠中最普遍的安全設(shè)施。安全殼噴淋系統(tǒng)：安全殼是核電廠最終屏障，能在電廠正常運(yùn)行和事故時(shí)將微量或大量放射性包容在電廠內(nèi)，確保公民和環(huán)境不受到放射性的威脅。系統(tǒng)主體由兩列噴淋管線組成，事故發(fā)生使安全殼內(nèi)壓力達(dá)到一定值時(shí)（0.24MPa）產(chǎn)生噴淋信號(hào)，保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作噴淋啟動(dòng)。首先從反應(yīng)堆水池和乏燃料水池冷卻和處理系統(tǒng)（PTR）的水箱汲水，當(dāng)水箱中水位過低時(shí)從地坑中汲水。安全殼內(nèi)高溫蒸汽遇冷水凝結(jié)降溫降壓并在噴淋水中混入燒堿或海波來吸收并降低放射性（尤其是對(duì)于I）。在失水事故過去半月左右，若低壓安注泵故障可用安噴泵代替。安全殼隔離系統(tǒng)：為保障安全殼的完整性，在貫穿安全殼的管道都布置了2層準(zhǔn)柔性結(jié)構(gòu)有一定膨脹能力的貫穿件。這些貫穿件零星分布在一二回路的二十多個(gè)系統(tǒng)中而非集中在某一區(qū)域。發(fā)生異?；蚴鹿屎蟀踩珰毫_(dá)一定值時(shí)，安全殼隔離開啟。輔助給水系統(tǒng)：當(dāng)發(fā)生使主回路壓力異常的事故時(shí)，或蒸發(fā)器正常給水的某個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生故障而使一回路產(chǎn)熱無法正常導(dǎo)出時(shí)，輔助給水泵啟動(dòng)代替正常給水泵向蒸發(fā)器供水，導(dǎo)出堆芯剩余裂變熱，蒸發(fā)器蒸汽由汽輪機(jī)旁路排放系統(tǒng)通過蒸發(fā)器大氣釋放閥或凝汽器氣動(dòng)控制閥排出。應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)：應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)由三個(gè)子系統(tǒng)組成，開啟壓力分別對(duì)應(yīng)事故發(fā)生后壓力趨勢(shì)。子系統(tǒng)并非是依照一定順序啟動(dòng)而是根據(jù)事故后果的嚴(yán)重性（例如壓力降低速率大?。﹣頉Q是否啟動(dòng)。例如當(dāng)冷卻劑從反應(yīng)堆流失速率很大時(shí)，壓力急劇下降很快降低到4MPa以下，安注箱自動(dòng)啟動(dòng)向堆芯入口注入含硼水，在確保堆芯冷卻能力的同時(shí)