1、核科學與技術學院核科學與技術學院V2021.05.04MNPP-C07-L187 船舶核動力安裝運轉與控制船舶核動力安裝運轉與控制 7.1 運轉工況運轉工況 7.2 核動力安裝的靜態特性核動力安裝的靜態特性7.3 反響堆功率控制反響堆功率控制7.4 反響堆冷卻劑系統壓力控制反響堆冷卻劑系統壓力控制7.5 反響堆冷卻劑系統液位控制反響堆冷卻劑系統液位控制7.6 核動力安裝的啟動核動力安裝的啟動7.7 核動力安裝的功率運轉核動力安裝的功率運轉7.8 核動力安裝的停閉核動力安裝的停閉7.1 運轉工況運轉工況l7.1.1 運轉工況的劃分運轉工況的劃分 l7.1.2 核動力安裝運轉技術規格書核動力安裝運

2、轉技術規格書 7.1.1 運轉工況的劃分運轉工況的劃分l四類根本工況四類根本工況l類工況類工況正常運轉工況正常運轉工況 l類工況類工況普通事故工況普通事故工況 l類工況類工況嚴重事故工況嚴重事故工況 l類工況類工況極限事故工況極限事故工況 類工況類工況正常運轉工況正常運轉工況l指核動力安裝在規定的正常運轉限值和條件范圍內的運轉指核動力安裝在規定的正常運轉限值和條件范圍內的運轉l裝換料裝換料l啟動啟動l臨界臨界l穩態功率運轉穩態功率運轉l線性或階躍升降負荷線性或階躍升降負荷l允許限額內的超功率運轉允許限額內的超功率運轉l熱備用熱備用l停堆以及日常維修等工況停堆以及日常維修等工況l負荷的線性升降速

3、率和階躍變化幅度在規定的允許范圍內負荷的線性升降速率和階躍變化幅度在規定的允許范圍內 類工況類工況普通事故工況普通事故工況 l核動力安裝實驗運轉和安裝壽期內在役運轉時以中等頻率核動力安裝實驗運轉和安裝壽期內在役運轉時以中等頻率發生的事故發生的事故中等頻率事件中等頻率事件l控制棒組誤提出控制棒組誤提出l控制棒掉棒控制棒掉棒l反響堆功率與汽輪機負荷失配反響堆功率與汽輪機負荷失配l失去正常給水失去正常給水l失去正常電源失去正常電源l 發生這類事故后，允許反響堆停堆，在采取糾正措施后發生這類事故后，允許反響堆停堆，在采取糾正措施后便能很快排除事故，使核動力安裝恢復功率運轉形狀。便能很快排除事故，使核動

4、力安裝恢復功率運轉形狀。 類工況類工況嚴重事故工況嚴重事故工況 l核動力安裝實驗運轉和在安裝壽期內在役運轉時能夠偶爾核動力安裝實驗運轉和在安裝壽期內在役運轉時能夠偶爾發生的后果嚴重的事故發生的后果嚴重的事故低概率事件低概率事件l蒸汽發生器單根傳熱管斷裂蒸汽發生器單根傳熱管斷裂l一回路系統單相形狀下超壓一回路系統單相形狀下超壓l反響堆冷卻劑系統小管道斷裂反響堆冷卻劑系統小管道斷裂l堆芯冷卻劑流量全部喪失主蒸汽流量全部喪失堆芯冷卻劑流量全部喪失主蒸汽流量全部喪失l 發生這類事故后，不應導致反響堆構造完好性的嚴重破發生這類事故后，不應導致反響堆構造完好性的嚴重破壞，堆芯燃料元件的損壞不得超越規定值，

5、但在相當長的壞，堆芯燃料元件的損壞不得超越規定值，但在相當長的一段時間內核動力安裝仍不能恢復運轉。一段時間內核動力安裝仍不能恢復運轉。 類工況類工況極限事故工況極限事故工況 l核動力安裝進展實驗運轉和安裝壽期內在役運轉時發生的核動力安裝進展實驗運轉和安裝壽期內在役運轉時發生的機率極小、后果非常嚴重的事故機率極小、后果非常嚴重的事故l反響堆冷卻劑系統主管道斷裂反響堆冷卻劑系統主管道斷裂l主蒸汽管道斷裂主蒸汽管道斷裂l全部主泵轉子卡死全部主泵轉子卡死l彈棒事故彈棒事故l緊急停堆拒動事故緊急停堆拒動事故類工況類工況極限事故工況極限事故工況 l發生這類事故后，專設平安設備應能正常任務，實現冷停發生這類

6、事故后，專設平安設備應能正常任務，實現冷停堆堆l反響堆內放射性物質會大量釋放，但不會對海區產生嚴重反響堆內放射性物質會大量釋放，但不會對海區產生嚴重污染，不會對艇員的安康和平安有過份的危害污染，不會對艇員的安康和平安有過份的危害l發生全船沉沒的假想事故和在遭遇到海難情況下，應采取發生全船沉沒的假想事故和在遭遇到海難情況下，應采取有效措施保證反響堆平安停堆有效措施保證反響堆平安停堆7.1.1 運轉工況的劃分運轉工況的劃分l主要工況主要工況l啟開工況啟開工況 l功率運轉工況功率運轉工況 l異常工況異常工況 l停閉工況停閉工況 啟開工況啟開工況 l分為初次啟動、冷啟動和熱啟動。分為初次啟動、冷啟動和

7、熱啟動。l初次啟動：指反響堆初次裝料或換料。需求檢查和考核系初次啟動：指反響堆初次裝料或換料。需求檢查和考核系統及設備的可靠性，校核實際計算及零功率堆上的實驗數據，統及設備的可靠性，校核實際計算及零功率堆上的實驗數據，準確掌握堆芯物理性能，并確定反響堆的運轉方案。準確掌握堆芯物理性能，并確定反響堆的運轉方案。l冷啟動：指反響堆處于常溫常壓下的例行啟動。在這個過程中冷啟動：指反響堆處于常溫常壓下的例行啟動。在這個過程中必需嚴厲按照最正確提棒程序和溫壓限制圖進展，重點預防短必需嚴厲按照最正確提棒程序和溫壓限制圖進展，重點預防短周期和超壓事故。周期和超壓事故。l熱啟動：指一回路系統的穩壓器保管蒸汽汽

8、腔形狀下的啟動運熱啟動：指一回路系統的穩壓器保管蒸汽汽腔形狀下的啟動運轉，由于船舶的機動性，其特點是預防在碘坑下啟動和在停堆轉，由于船舶的機動性，其特點是預防在碘坑下啟動和在停堆后啟動時堆內碘的消逝過程對堆內反響性帶來的影響。后啟動時堆內碘的消逝過程對堆內反響性帶來的影響。功率運轉功率運轉 l功率運轉工況普通指反響堆的功率在功率運轉工況普通指反響堆的功率在1%100%額定功率額定功率范圍內的運轉范圍內的運轉l分為變工況和穩定工況分為變工況和穩定工況l穩定工況：核電廠類似穩定工況：核電廠類似l變工況：船舶反響堆的一種重要運轉方式。變工況：船舶反響堆的一種重要運轉方式。l在變工況運轉時尤其要監視堆

9、內各主要參數的變化，使其在變工況運轉時尤其要監視堆內各主要參數的變化，使其在較短時間內完成到達預定的運轉功率義務。在較短時間內完成到達預定的運轉功率義務。 異常運轉異常運轉 l異常工況運轉：指系統或設備在部分缺點情況下的運轉。異常工況運轉：指系統或設備在部分缺點情況下的運轉。l確保船舶動力安裝生命力的一個重要手段。確保船舶動力安裝生命力的一個重要手段。l在航行中，一旦發生部分缺點在一定的措施下使艦船在航行中，一旦發生部分缺點在一定的措施下使艦船可以順利前往基地?？梢皂樌巴亍?停閉工況停閉工況 l冷停堆和熱停堆冷停堆和熱停堆l冷停堆：將功率運轉的反響堆停閉，使之處于次臨界并有冷停堆：將功率

10、運轉的反響堆停閉，使之處于次臨界并有足夠的停堆深度，將反響堆冷卻劑系統冷卻至接近環境溫足夠的停堆深度，將反響堆冷卻劑系統冷卻至接近環境溫度的過程。度的過程。l正常冷停堆正常冷停堆l維修冷停堆維修冷停堆l換料冷停堆換料冷停堆l熱停堆：將功率運轉的反響堆停閉，處于次臨界并有足夠熱停堆：將功率運轉的反響堆停閉，處于次臨界并有足夠的停堆深度，維持反響堆冷卻劑系統的溫度和壓力仍接近的停堆深度，維持反響堆冷卻劑系統的溫度和壓力仍接近運轉形狀的過程。運轉形狀的過程。l穩壓器保管蒸汽汽腔穩壓器保管蒸汽汽腔l熱停堆主要用于船舶的暫時?？炕蛱厥馇闆r熱停堆主要用于船舶的暫時?？炕蛱厥馇闆r 7.1.2 核動力安裝運轉

11、技術規格書核動力安裝運轉技術規格書l為了滿足船舶機動性的要求，核動力安裝必需根據航行需為了滿足船舶機動性的要求，核動力安裝必需根據航行需求及時、準確地改動運轉形狀，從而使得系統與設備的主求及時、準確地改動運轉形狀，從而使得系統與設備的主要運轉參數也相應發生變化。要運轉參數也相應發生變化。l從核動力安裝運轉的平安性思索，對參數的變化范圍和變從核動力安裝運轉的平安性思索，對參數的變化范圍和變化速率必需加以限定?；俾时匦杓右韵薅ā某些關鍵參數的變化能夠會危及到運轉平安，核動力安裝某些關鍵參數的變化能夠會危及到運轉平安，核動力安裝中的平安和維護系統將迅速投入，預防事故的發生或減輕中的平安和維護系統

12、將迅速投入，預防事故的發生或減輕事故的后果。事故的后果。 1.1.運轉限值和條件運轉限值和條件l平安限值平安限值l指過程變量如功率、溫度、壓力、放射性物質排放等指過程變量如功率、溫度、壓力、放射性物質排放等的各種限值，核動力安裝在這些限值范圍內運轉是平安的。的各種限值，核動力安裝在這些限值范圍內運轉是平安的。l平安限值確實定以防止核動力安裝發生不可接受的放射性平安限值確實定以防止核動力安裝發生不可接受的放射性物質釋放為根據物質釋放為根據l根本的平安限值根本的平安限值l燃料溫度燃料溫度l燃料包殼溫度燃料包殼溫度l反響堆冷卻劑壓力反響堆冷卻劑壓力平安限值l燃料包殼：如偏離泡核沸騰比燃料包殼：如偏離

13、泡核沸騰比DNBR和燃料最大線功和燃料最大線功率密度；率密度；l一回路系統承壓邊境：反響堆冷卻劑系統的最大絕對壓力一回路系統承壓邊境：反響堆冷卻劑系統的最大絕對壓力以及反響堆冷卻劑系統的最高溫度；以及反響堆冷卻劑系統的最高溫度；l平安殼或堆艙：如相對壓力、最高平均溫度和平安殼或堆艙：如相對壓力、最高平均溫度和LOCA峰值壓力下的最大走漏率。峰值壓力下的最大走漏率。平安系統整定值l觸發各類平安系統和維護安裝自動投入運轉的控制參數閾值，以限制估觸發各類平安系統和維護安裝自動投入運轉的控制參數閾值，以限制估計瞬態過程、防止超越平安限值或減輕事故的后果。計瞬態過程、防止超越平安限值或減輕事故的后果。

14、中子通量密度及其分布中子通量密度及其分布反應堆冷卻劑流量變化速率反應堆冷卻劑流量變化速率中子通量密度變化速率中子通量密度變化速率主泵故障主泵故障反應性保護反應性保護安全注射安全注射軸向功率分布因子軸向功率分布因子蒸汽發生器液位蒸汽發生器液位燃料包殼溫度燃料包殼溫度主蒸汽管道隔離主蒸汽管道隔離反應堆冷卻劑溫度反應堆冷卻劑溫度主汽輪機脫扣主汽輪機脫扣反應堆冷卻劑升溫反應堆冷卻劑升溫/ /降溫速率降溫速率給水隔離給水隔離反應堆冷卻劑系統壓力反應堆冷卻劑系統壓力正常電源斷電正常電源斷電穩壓器液位穩壓器液位蒸汽管道的輻射水平蒸汽管道的輻射水平反應堆冷卻劑流量反應堆冷卻劑流量二回路蒸汽壓力排放二回路蒸汽壓

15、力排放正常運轉限制條件l目的：保證平安運轉，使平安系統處于備用形狀，以及規目的：保證平安運轉，使平安系統處于備用形狀，以及規定為堅持運轉的必要條件。定為堅持運轉的必要條件。l直接運轉人員必需熟知運轉限值和條件內容，并嚴厲遵守。直接運轉人員必需熟知運轉限值和條件內容，并嚴厲遵守。l在核動力安裝運轉壽期內，可根據技術開展的情況對運轉在核動力安裝運轉壽期內，可根據技術開展的情況對運轉限值作復審，需求改良修訂時，必需按文件修訂程序進展限值作復審，需求改良修訂時，必需按文件修訂程序進展審批與認可。審批與認可。l軍用核動力安裝還有戰時運轉限值和條件。軍用核動力安裝還有戰時運轉限值和條件。 定期實驗l目的：

16、確認在運轉期間對核動力安裝設備與系統的完好性目的：確認在運轉期間對核動力安裝設備與系統的完好性l對象：反響堆及其輔助設備、汽輪機發電機組、專設平安對象：反響堆及其輔助設備、汽輪機發電機組、專設平安設備等定期進展檢驗和實驗，以便對其性能和質量作恰當設備等定期進展檢驗和實驗，以便對其性能和質量作恰當的驗證。的驗證。l分類：監視性檢查實驗和檢修后的實驗分類：監視性檢查實驗和檢修后的實驗 2.2.運轉溫度運轉溫度壓力控制圖壓力控制圖 l1-21-2反響堆冷卻劑系統反響堆冷卻劑系統的額定運轉壓力的額定運轉壓力l2-32-3表示反響堆出口冷表示反響堆出口冷卻劑允許的最高溫度卻劑允許的最高溫度l3-43-4

17、表示由堆芯最小燒表示由堆芯最小燒毀比所決議的運轉壓力毀比所決議的運轉壓力下限，或者運轉過程中下限，或者運轉過程中反響堆出口冷卻劑溫度反響堆出口冷卻劑溫度的上限的上限l4-54-5表示平安運轉所允表示平安運轉所允許的主泵最低任務壓力許的主泵最低任務壓力l5-15-1表示運轉過程中反表示運轉過程中反響堆出口溫度的下限響堆出口溫度的下限 7.2核動力安裝的啟動與停閉核動力安裝的啟動與停閉l啟動和停閉是核動力安裝運轉過程的兩個重要環節。啟動和停閉是核動力安裝運轉過程的兩個重要環節。l啟動：使核動力安裝從停閉或備用形狀轉換為運轉形狀啟動：使核動力安裝從停閉或備用形狀轉換為運轉形狀l停閉：將處于運轉形狀的

18、核動力安裝轉換為停頓或備用形停閉：將處于運轉形狀的核動力安裝轉換為停頓或備用形狀狀 啟動啟動啟動分類按照初始條件按照加熱方式冷啟動（常溫常壓）熱啟動（穩壓器保留汽腔）核加熱（核裂變產生的熱量）電加熱（主泵和電加熱器）冷啟動是指具有一定停堆深度的次臨界反響堆開場提棒，使之到達所冷啟動是指具有一定停堆深度的次臨界反響堆開場提棒，使之到達所需的功率程度的運轉過程。需的功率程度的運轉過程。冷啟動有外加熱啟動和核加熱啟動兩種方式冷啟動有外加熱啟動和核加熱啟動兩種方式1.冷啟動冷啟動l指具有一定停堆深度的次臨界反響堆開場提棒，指具有一定停堆深度的次臨界反響堆開場提棒，使之到達所需的功率程度的運轉過程。使之

19、到達所需的功率程度的運轉過程。l這個過程反映了反響堆的形狀變化，使主回路冷這個過程反映了反響堆的形狀變化，使主回路冷卻劑從相對冷態卻劑從相對冷態( (堆內的常溫堆內的常溫) )升到熱態升到熱態( (額定任務額定任務溫度溫度) )，使反響堆從相對零功率上升到有功率的形，使反響堆從相對零功率上升到有功率的形狀。狀。l冷啟動有外加熱啟動和核加熱啟動兩種方式冷啟動有外加熱啟動和核加熱啟動兩種方式啟動前的預備啟動前的預備 l沖水排氣沖水排氣l一回路系統中含有一定量的氣體，會在堆芯內引起氣泡效一回路系統中含有一定量的氣體，會在堆芯內引起氣泡效應，影響堆芯傳熱性能和反響性的變化；應，影響堆芯傳熱性能和反響性

20、的變化；l進入主泵驅動電機轉子空腔內的氣體積累到一定程度時，進入主泵驅動電機轉子空腔內的氣體積累到一定程度時，會導致主泵軸承干摩擦，影響主泵的平安運轉；會導致主泵軸承干摩擦，影響主泵的平安運轉；l進入控制棒頂端的磁阻馬達內腔的氣領會引起腐蝕；進入控制棒頂端的磁阻馬達內腔的氣領會引起腐蝕；l進入穩壓器蒸汽空間的氣領會使穩壓器中飽和溫度和飽和進入穩壓器蒸汽空間的氣領會使穩壓器中飽和溫度和飽和壓力的對應關系遭到破壞，影響傳熱性能和丈量儀表的精壓力的對應關系遭到破壞，影響傳熱性能和丈量儀表的精度。度。外加熱啟動外加熱啟動l利用穩壓器電加熱元件和主泵高速運轉產生的熱量加熱反利用穩壓器電加熱元件和主泵高速

21、運轉產生的熱量加熱反響堆冷卻劑，使反響堆冷卻劑系統升溫、升壓到規定形狀，響堆冷卻劑，使反響堆冷卻劑系統升溫、升壓到規定形狀，然后提升控制棒啟堆運轉。然后提升控制棒啟堆運轉。l升溫升壓升溫升壓l添加聯氨除氧添加聯氨除氧l建立穩壓器汽腔建立穩壓器汽腔l啟堆啟堆l功率運轉功率運轉 圖圖7-2外加熱冷啟動過程表示圖外加熱冷啟動過程表示圖核加熱啟動核加熱啟動l從冷停堆形狀直接提升控制棒啟動反響堆，依托核裂變功率加從冷停堆形狀直接提升控制棒啟動反響堆，依托核裂變功率加熱反響堆冷卻劑，使一回路系統升溫升壓到達額定運轉參數。熱反響堆冷卻劑，使一回路系統升溫升壓到達額定運轉參數。l在預備任務及充水排氣任務完成后

22、，即可提升控制棒，使反響在預備任務及充水排氣任務完成后，即可提升控制棒，使反響堆逐漸到達臨界。應留意的是，由于在冷態下啟動反響堆，一堆逐漸到達臨界。應留意的是，由于在冷態下啟動反響堆，一回路溫度低、溫度效應不明顯，提升控制棒時需特別小心，謹回路溫度低、溫度效應不明顯，提升控制棒時需特別小心，謹防發生啟動事故。防發生啟動事故。l反響堆到達臨界后，維持較低的功率普通為反響堆到達臨界后，維持較低的功率普通為1%5%FP1%5%FP加熱加熱反響堆冷卻劑，使一回路系統升溫升壓，后面的啟動步驟與外反響堆冷卻劑，使一回路系統升溫升壓，后面的啟動步驟與外加熱啟動方式一樣。加熱啟動方式一樣。l核加熱啟動方式的啟

23、動時間約需核加熱啟動方式的啟動時間約需1313小時，比外加熱方式啟動要小時，比外加熱方式啟動要短得多，但核加熱操作比較復雜，且不如外加熱平安，所以要短得多，但核加熱操作比較復雜，且不如外加熱平安，所以要根據詳細情況采用不同的加熱方式。根據詳細情況采用不同的加熱方式。2.熱啟動熱啟動l一回路系統依托前一次停堆后的剩余功率來維持反響堆安一回路系統依托前一次停堆后的剩余功率來維持反響堆安裝處于熱態下普通回路溫度裝處于熱態下普通回路溫度200200左右，穩壓器有蒸汽左右，穩壓器有蒸汽汽腔的啟動。汽腔的啟動。l程序較為簡單，直接提升控制棒使反響堆到達臨界。程序較為簡單，直接提升控制棒使反響堆到達臨界。l

24、與冷啟動不同的是，熱啟動之前需求了解間隔停堆的時間、與冷啟動不同的是，熱啟動之前需求了解間隔停堆的時間、停堆前的運轉功率以及停堆前控制棒的棒柵位置，以確定停堆前的運轉功率以及停堆前控制棒的棒柵位置，以確定本次啟動能否為碘坑下的啟動。本次啟動能否為碘坑下的啟動。圖圖7-3停堆后氙毒和釤毒隨時間的變化停堆后氙毒和釤毒隨時間的變化與碘坑相關的熱啟動與碘坑相關的熱啟動l在積毒階段啟堆在積毒階段啟堆l由于堆內后備反響性還大于零，反響堆可以依托提升控制棒啟由于堆內后備反響性還大于零，反響堆可以依托提升控制棒啟動。動。l在最大碘坑中啟堆在最大碘坑中啟堆l堆芯處于壽期末，堆內后備反響性缺乏以抵消碘坑深度，即使

25、堆芯處于壽期末，堆內后備反響性缺乏以抵消碘坑深度，即使控制棒全部提起也不能使反響堆到達臨界，只需待最大碘坑過控制棒全部提起也不能使反響堆到達臨界，只需待最大碘坑過后再啟動反響堆。后再啟動反響堆。l在最大碘坑下啟動時，為消除氙毒的影響，控制棒挪動的幅度在最大碘坑下啟動時，為消除氙毒的影響，控制棒挪動的幅度大而且較頻繁，所以應盡量防止在這樣的情況下啟動反響堆。大而且較頻繁，所以應盡量防止在這樣的情況下啟動反響堆。l在消毒階段啟堆。在消毒階段啟堆。lXeXe濃度逐漸下降，相當于向堆芯引入正反響性，即使控制棒不濃度逐漸下降，相當于向堆芯引入正反響性，即使控制棒不動，反響性也將隨時間變化而明顯地添加，毒

26、性減得最快的時動，反響性也將隨時間變化而明顯地添加，毒性減得最快的時候，相當于引入最大的正反響性速率這一階段啟堆時應嚴厲掌候，相當于引入最大的正反響性速率這一階段啟堆時應嚴厲掌握控制棒的提升速度，防止因引入過大的正反響性而發生短周握控制棒的提升速度，防止因引入過大的正反響性而發生短周期事故。期事故。復習題復習題l核動力安裝運轉的平安限值和平安系統整定值的根本含義是什么？l什么是冷啟動？外加熱啟動與核加熱啟動有何區別？l簡述外加熱啟動過程的主要步驟及本卷須知。l什么是冷停堆?什么是熱停堆?冷啟動過程冷啟動過程充水排氣充水排氣升溫升壓升溫升壓提棒臨界提棒臨界聯氨除氧聯氨除氧拉溫差拉溫差系統預備系統

27、預備建汽腔建汽腔二回路二回路暖管暖機暖管暖機升功率升功率帶負荷帶負荷升溫升壓升溫升壓升溫升壓升溫升壓3、停閉過程、停閉過程l停頓反響堆堆芯鏈式裂變反響的過程稱為反響堆的停閉運停頓反響堆堆芯鏈式裂變反響的過程稱為反響堆的停閉運轉，也就是將運轉著的反響堆從所運轉功率程度降到中子轉，也就是將運轉著的反響堆從所運轉功率程度降到中子源程度。源程度。l具有一定功率程度運轉的反響堆停閉，主要是依托控制棒具有一定功率程度運轉的反響堆停閉，主要是依托控制棒的插入來實現，即向堆內引入相當大的負反響性，從而中的插入來實現，即向堆內引入相當大的負反響性，從而中止堆芯鏈式反響過程止堆芯鏈式反響過程l停閉運轉有兩種方式，

28、即正常停閉和事故停閉。停閉運轉有兩種方式，即正常停閉和事故停閉。l正常停閉為冷停閉和熱停閉兩種。正常停閉為冷停閉和熱停閉兩種。停閉分類停閉分類停閉分類停閉分類正常停閉正常停閉事故停閉事故停閉冷停閉冷停閉（常溫常壓）（常溫常壓）熱停閉熱停閉（保留汽腔）（保留汽腔）停閉過程停閉過程投入余熱投入余熱排出系統排出系統降溫降壓降溫降壓封鎖蒸汽封鎖蒸汽隔離閥隔離閥停堆停堆消汽腔消汽腔消溫差消溫差二回路耗汽二回路耗汽停頓主機停頓主機降功率降功率降負荷降負荷降溫降壓降溫降壓停頓輔機停頓輔機保溫保壓保溫保壓封鎖蒸汽封鎖蒸汽隔離閥隔離閥反響堆冷停閉反響堆冷停閉l反響堆冷停閉是指反響堆從一定功率運轉程度停閉并冷卻反

29、響堆冷停閉是指反響堆從一定功率運轉程度停閉并冷卻到常溫形狀的過程，主要是為了滿足安裝設備檢修、改換到常溫形狀的過程，主要是為了滿足安裝設備檢修、改換燃料或長期休整的需求。燃料或長期休整的需求。l主要步驟主要步驟l封鎖主機，停閉二回路系統封鎖主機，停閉二回路系統l停閉反響堆，一回路系統降溫降壓停閉反響堆，一回路系統降溫降壓l排出堆芯余熱排出堆芯余熱 l消除穩壓器汽腔，使反響堆冷卻劑系統堅持水實體消除穩壓器汽腔，使反響堆冷卻劑系統堅持水實體l繼續降溫降壓至冷停堆形狀繼續降溫降壓至冷停堆形狀 反響堆的熱停閉反響堆的熱停閉l指反響堆冷卻劑系統溫度和壓力均處于熱態的一種次臨界指反響堆冷卻劑系統溫度和壓力

30、均處于熱態的一種次臨界停堆形狀停堆形狀l一回路系統實行保溫保壓，保管穩壓器汽腔，使核動力安一回路系統實行保溫保壓，保管穩壓器汽腔，使核動力安裝處于熱備用形狀反響堆冷卻劑系統溫度維持在裝處于熱備用形狀反響堆冷卻劑系統溫度維持在200200左右，壓力維持在左右，壓力維持在3.0MPa3.0MPa以上。以上。l熱備用形狀后，不再降溫降壓，使回路溫度堅持在熱備用形狀后，不再降溫降壓，使回路溫度堅持在180220180220左右，穩壓器溫度比回路溫度高左右，穩壓器溫度比回路溫度高40904090。l反響堆到達停閉所需的次臨界形狀后，封鎖穩壓器中一切反響堆到達停閉所需的次臨界形狀后，封鎖穩壓器中一切電加熱

31、元件，電加熱元件，2 2臺主泵采用低速運轉，依托停堆后的剩余臺主泵采用低速運轉，依托停堆后的剩余功率對一回路系統進展保溫保壓。功率對一回路系統進展保溫保壓。 反響堆的事故停閉反響堆的事故停閉 l事故停閉屬于非正常工況，是在沒有方案、沒有預備的情事故停閉屬于非正常工況，是在沒有方案、沒有預備的情況下，由于系統或設備的艱苦缺點而發生的況下，由于系統或設備的艱苦缺點而發生的. .l控制棒反插和緊急停堆兩種控制棒反插和緊急停堆兩種 l控制棒反插對于較小的功率起伏或剛出現事故征兆時，維控制棒反插對于較小的功率起伏或剛出現事故征兆時，維護安裝將自開任務，使控制棒以高平安限定的速度反插堆護安裝將自開任務，使

32、控制棒以高平安限定的速度反插堆芯，將反響堆功率降至平安限值以下，但不完全停閉。芯，將反響堆功率降至平安限值以下，但不完全停閉。l緊急停堆時，反響堆控制系統根據事故情況的嚴重性觸發緊急停堆時，反響堆控制系統根據事故情況的嚴重性觸發維護安裝動作，切斷控制棒電源，一切控制棒在維護安裝動作，切斷控制棒電源，一切控制棒在0.71.2s0.71.2s內全部插入堆芯，中止堆芯核裂變反響。內全部插入堆芯，中止堆芯核裂變反響。 7.3核動力安裝的功率運轉核動力安裝的功率運轉 l功率運轉是船舶核動力安裝的重要運轉方式，運轉功率范功率運轉是船舶核動力安裝的重要運轉方式，運轉功率范圍普通為圍普通為1%100%FP。l

33、核動力安裝在運轉過程中功率變化頻繁，而且變化幅度較核動力安裝在運轉過程中功率變化頻繁，而且變化幅度較大，反響堆必需具有良好的自穩自調特性和負荷跟蹤特性，大，反響堆必需具有良好的自穩自調特性和負荷跟蹤特性，在功率過渡時具有良好的核平安保證。在功率過渡時具有良好的核平安保證。l分為穩定工況運轉和變工況運轉兩種方式。分為穩定工況運轉和變工況運轉兩種方式。 1.穩定工況穩定工況l功率運轉過程中反響堆輸出功率不隨時間變化的一種運轉功率運轉過程中反響堆輸出功率不隨時間變化的一種運轉方式，方式，l核動力艦船?？控摵苫騽蛩偻七M負荷要求而維持反響堆功核動力艦船?？控摵苫騽蛩偻七M負荷要求而維持反響堆功率程度恒定率

34、程度恒定 l當反響堆功率在當反響堆功率在15%20FP以下采用手動控制，在以下采用手動控制，在15%20FP以上采用自動控制。以上采用自動控制。l監視的主要參數監視的主要參數l反響堆核功率與熱功率，反響堆進、出口溫度及平均溫度，反響堆核功率與熱功率，反響堆進、出口溫度及平均溫度，穩壓器的溫度、壓力和液位，冷卻劑流量，堆艙溫度及劑穩壓器的溫度、壓力和液位，冷卻劑流量，堆艙溫度及劑量程度，控制棒棒位量程度，控制棒棒位 2.變工況運轉變工況運轉l變工況運轉是指功率運轉過程中反響堆輸出功率隨時間而變工況運轉是指功率運轉過程中反響堆輸出功率隨時間而變化的過渡過程，這是船舶核動力安裝運轉的一種常見方變化的

35、過渡過程，這是船舶核動力安裝運轉的一種常見方式。式。l不延續改動工況和延續改動工況不延續改動工況和延續改動工況 l提升功率和降低功率提升功率和降低功率提升功率提升功率 l二回路負荷添加二回路負荷添加l主汽輪機進汽調理閥開度增大主汽輪機進汽調理閥開度增大l蒸汽流量添加蒸汽流量添加l蒸汽發生器二次側壓力下降、液位升高蒸汽發生器二次側壓力下降、液位升高l反響堆冷卻劑傳送至蒸汽發生器二次側的熱量添加反響堆冷卻劑傳送至蒸汽發生器二次側的熱量添加l冷卻劑平均溫度下降冷卻劑平均溫度下降l堆芯引入正反響性，使反響堆功率升高堆芯引入正反響性，使反響堆功率升高l提升控制棒，增大反響堆功率輸出提升控制棒，增大反響堆

36、功率輸出l使一回路功率和二回路負荷到達平衡使一回路功率和二回路負荷到達平衡 降低功率降低功率 l二回路負荷減小二回路負荷減小l主汽輪機進汽調理閥開度減小主汽輪機進汽調理閥開度減小l蒸汽流量減小蒸汽流量減小l蒸汽發生器二次側壓力上升、液位降低蒸汽發生器二次側壓力上升、液位降低l反響堆冷卻劑傳送至蒸汽發生器二次側的熱量減小反響堆冷卻劑傳送至蒸汽發生器二次側的熱量減小l冷卻劑平均溫度升高，冷卻劑平均溫度升高，l堆芯引入負反響性，使反響堆功率降低堆芯引入負反響性，使反響堆功率降低l下插控制棒，減小反響堆功率輸出下插控制棒，減小反響堆功率輸出l使一回路功率和二回路負荷到達平衡。使一回路功率和二回路負荷到

37、達平衡。功率運轉時堆芯反響性的變化功率運轉時堆芯反響性的變化 l堆芯反響性的變化比較復雜，影響要素也較多，根據堆型、堆芯反響性的變化比較復雜，影響要素也較多，根據堆型、提棒方式、功率大小、運轉工況、運轉時間等條件的不同提棒方式、功率大小、運轉工況、運轉時間等條件的不同而各不一樣。就壓水堆而言，主要的影響要素有慢化劑溫而各不一樣。就壓水堆而言，主要的影響要素有慢化劑溫度效應、中毒、燃耗、壓力效應、多卜勒效應等。度效應、中毒、燃耗、壓力效應、多卜勒效應等。l負荷、流量、功率變化也會引起堆芯反響性的變化。負荷、流量、功率變化也會引起堆芯反響性的變化。7.4核動力安裝的穩態運轉特性核動力安裝的穩態運轉

38、特性l船舶核動力安裝的設計工況通常是全速工況即船舶核動力安裝的設計工況通常是全速工況即100%FP100%FP工工況，但實踐上核動力艦船絕大部分時間都在低速下航行，況，但實踐上核動力艦船絕大部分時間都在低速下航行，還需求按照航行的要求不斷改動航速，功率變化頻繁而且還需求按照航行的要求不斷改動航速，功率變化頻繁而且變化幅度較大。變化幅度較大。l核動力安裝的任務形狀經常要偏離設計工況，各主要系統核動力安裝的任務形狀經常要偏離設計工況，各主要系統與設備的性能往往隨負荷發生變化。與設備的性能往往隨負荷發生變化。l目的：對核動力安裝的設計和運轉提供根據，必需研討和目的：對核動力安裝的設計和運轉提供根據，

39、必需研討和掌握核動力安裝中各主要系統與設備運轉參數隨負荷變化掌握核動力安裝中各主要系統與設備運轉參數隨負荷變化的規律。的規律。 7.4核動力安裝的穩態運轉特性核動力安裝的穩態運轉特性l穩定工況下核動力安裝相關的主要參數隨負荷變化的規律穩定工況下核動力安裝相關的主要參數隨負荷變化的規律稱為核動力安裝的穩態運轉特性，也稱為核動力安裝的靜稱為核動力安裝的穩態運轉特性，也稱為核動力安裝的靜態特性，態特性，l取決于安裝負荷的變化情況，取決于安裝負荷的變化情況，l是安裝功率的函數是安裝功率的函數l是安裝非設計工況下的穩態特性是安裝非設計工況下的穩態特性l可以經過解析法或者實驗法獲得可以經過解析法或者實驗法

40、獲得 7.4核動力安裝的穩態運轉特性核動力安裝的穩態運轉特性l推進系統的靜態特性推進系統的靜態特性l主汽輪機組的靜態特性主汽輪機組的靜態特性l主汽輪機主汽輪機l主冷凝器主冷凝器l給水加熱器給水加熱器l核蒸汽供應系統的靜態特性核蒸汽供應系統的靜態特性l靜態特性方程組靜態特性方程組l運轉方案運轉方案運轉方案運轉方案l冷卻劑平均溫度不變運轉方案，堅持冷卻劑平均溫度不變運轉方案，堅持 恒定；恒定；l反響堆出口溫度反響堆出口溫度( (即蒸汽發生器入口溫度即蒸汽發生器入口溫度) )不變運轉方案不變運轉方案，堅持反響堆出口溫度，堅持反響堆出口溫度 恒定；恒定；l二回路蒸汽壓力不變運轉方案，堅持二回路蒸汽壓力

41、不變運轉方案，堅持 恒定；恒定；l折衷運轉方案。折衷運轉方案。avTcoTsP冷卻劑平均溫度不變運轉方案冷卻劑平均溫度不變運轉方案l反響堆在沒有外部控制時，反響堆冷卻反響堆在沒有外部控制時，反響堆冷卻劑可以本人穩定在某一平均溫度，并可劑可以本人穩定在某一平均溫度，并可自動順應功率的需求自動順應功率的需求l壓力控制系統中的穩壓器尺寸可以最小壓力控制系統中的穩壓器尺寸可以最小l安裝中熱應力變化較小，負荷呼應快，安裝中熱應力變化較小，負荷呼應快，負荷動搖后恢復到整定值所需的時間較負荷動搖后恢復到整定值所需的時間較少。少。l二回路側蒸汽參數隨輸出功率變化幅度二回路側蒸汽參數隨輸出功率變化幅度很大，尤其

42、是在低功率運轉時，蒸汽壓很大，尤其是在低功率運轉時，蒸汽壓力較高，要求二回路蒸汽管道、閥門、力較高，要求二回路蒸汽管道、閥門、汽輪機等設備的承壓才干較高。汽輪機等設備的承壓才干較高。l船舶核動力安裝為滿足機動性的要求，船舶核動力安裝為滿足機動性的要求，低負荷下運轉的時間也較長，因此這種低負荷下運轉的時間也較長，因此這種運轉方案的缺陷顯得更加突出運轉方案的缺陷顯得更加突出 反響堆出口冷卻劑溫度恒定運轉方案反響堆出口冷卻劑溫度恒定運轉方案 l在此運轉方案下可使部分負荷時冷在此運轉方案下可使部分負荷時冷卻劑的平均溫度提高，二回路側蒸卻劑的平均溫度提高，二回路側蒸汽參數隨負荷降低而增高得更快。汽參數隨

43、負荷降低而增高得更快。l反響堆出口溫度都堅持在某一固定反響堆出口溫度都堅持在某一固定的最大值，不會出現反響堆出口超的最大值，不會出現反響堆出口超溫的情況。溫的情況。l要求穩壓器尺寸也較大，而且反響要求穩壓器尺寸也較大，而且反響堆必需設置一個外部控制系統，以堆必需設置一個外部控制系統，以滿足功率程度改動的需求。滿足功率程度改動的需求。l缺陷：二回路側蒸汽參數隨安裝負缺陷：二回路側蒸汽參數隨安裝負荷的降低升高很快，對二回路蒸汽荷的降低升高很快，對二回路蒸汽系統和用汽設備的設計、運轉要求系統和用汽設備的設計、運轉要求顯著提高。顯著提高。蒸汽壓力恒定運轉方案蒸汽壓力恒定運轉方案 l由于二次側蒸汽參數不

44、變，給二回由于二次側蒸汽參數不變，給二回路系統和主要用汽設備的設計、運路系統和主要用汽設備的設計、運轉和管理帶來許多方便轉和管理帶來許多方便l在整個穩定功率運轉范圍內平均溫在整個穩定功率運轉范圍內平均溫度的變化很大，由于溫度效應而引度的變化很大，由于溫度效應而引起的堆芯反響性擾動也較大，一方起的堆芯反響性擾動也較大，一方面要求穩壓器具有更大的容積補償面要求穩壓器具有更大的容積補償才干，分量尺寸增大，另一方面也才干，分量尺寸增大，另一方面也要求反響堆功率控制系統頻繁挪動要求反響堆功率控制系統頻繁挪動控制棒以補償堆芯反響性的變化，控制棒以補償堆芯反響性的變化，給一回路系統的設計和運轉帶來一給一回路

45、系統的設計和運轉帶來一定的困難。定的困難。 折衷運轉方案折衷運轉方案 l安裝負荷在安裝負荷在50%FP以上時，冷卻劑以上時，冷卻劑平均溫度、冷卻劑流量堅持額定值平均溫度、冷卻劑流量堅持額定值不變，各參數的變化規律與不變，各參數的變化規律與Tav恒恒定運轉方案完全一樣。當安裝負荷定運轉方案完全一樣。當安裝負荷低于低于50%FP時，冷卻劑流量降低為時，冷卻劑流量降低為額定流量的二分之一或三分之一，額定流量的二分之一或三分之一，Tav隨安裝負荷的減小而線性降低，隨安裝負荷的減小而線性降低，使得二次側蒸汽溫度和壓力升高的使得二次側蒸汽溫度和壓力升高的幅度顯著減小。幅度顯著減小。l將設計、運轉和管理的困

46、難由一、將設計、運轉和管理的困難由一、二回路共同承當，對于一、二回路二回路共同承當，對于一、二回路都較為有利，但是添加了控制環節，都較為有利，但是添加了控制環節，增大了系統的復雜性。增大了系統的復雜性。直流蒸汽發生器靜態特性直流蒸汽發生器靜態特性 7.5反響堆功率控制反響堆功率控制 l主要目的主要目的l根據安裝運轉情況自動控制某些設備如流量調理閥、截止閥、根據安裝運轉情況自動控制某些設備如流量調理閥、截止閥、泵和控制棒驅動機構等泵和控制棒驅動機構等l保證安裝在正常功率運轉的各種工況下保證安裝在正常功率運轉的各種工況下l各主要參數在規定的允許范圍內，并使安裝具有良好的順應負各主要參數在規定的允許

47、范圍內，并使安裝具有良好的順應負荷變化的才干，荷變化的才干，l確保船舶航行所要求的機動性能確保船舶航行所要求的機動性能l減小運轉人員的勞動強度減小運轉人員的勞動強度l添加安裝運轉的平安性；添加安裝運轉的平安性；l當安裝出現異常工況時，根據運轉參數偏離規定范圍的程度及當安裝出現異常工況時，根據運轉參數偏離規定范圍的程度及時報警，必要時自動停閉反響堆，啟開工程平安設備，保證安時報警，必要時自動停閉反響堆，啟開工程平安設備，保證安裝在事故情況下的平安，并經過適當措施，防止或減少運轉人裝在事故情況下的平安，并經過適當措施，防止或減少運轉人員的誤操作而引起一些不測事故。員的誤操作而引起一些不測事故。 設

48、計要求設計要求l反響堆功率控制系統的功能是根據船舶航行對負荷的要求，反響堆功率控制系統的功能是根據船舶航行對負荷的要求，采用適當的方式改動反響堆功率，使反響堆功率與二回路采用適當的方式改動反響堆功率，使反響堆功率與二回路負荷的需求相一致。負荷的需求相一致。l有些文獻資料中把這一調理系統稱為安裝功率和溫度調理有些文獻資料中把這一調理系統稱為安裝功率和溫度調理系統。系統。 設計要求設計要求l當安裝負荷發生變化時，反響堆功率應能自動跟蹤負荷的當安裝負荷發生變化時，反響堆功率應能自動跟蹤負荷的變化，使反響堆功率與汽輪機負荷匹配。變化，使反響堆功率與汽輪機負荷匹配。l功率階躍下降：功率階躍下降：30s3

49、0s內功率自內功率自100100FPFP階躍下降到階躍下降到1818FPFP；l功率階躍上升：功率階躍上升：30s30s內功率自內功率自1818FPFP階躍上升到階躍上升到9090FPFP；l前進、后退切換：前進、后退切換：5s5s內功率自內功率自100100FPFP階躍下降到階躍下降到1818FPFP，50s50s后，再用后，再用30s30s時間將功率由時間將功率由1818FPFP提升到提升到8080FPFP；l后退、前進切換：后退、前進切換：5s5s內功率自內功率自8080FPFP減少到減少到1818FPFP，50s50s后，再用后，再用30s30s時間把功率由時間把功率由1818FPFP

50、提升到提升到100100FPFP。 設計要求設計要求l當安裝在內、外擾動引起的動態過程終了時，安裝的運轉當安裝在內、外擾動引起的動態過程終了時，安裝的運轉參數應該符合設計規定的安裝穩態運轉特性。參數應該符合設計規定的安裝穩態運轉特性。l安裝在運轉過程中，經常還有一些內擾動引起反響堆堆芯安裝在運轉過程中，經常還有一些內擾動引起反響堆堆芯反響性的變化，影響到安裝穩定運轉，反響堆功率控制系反響性的變化，影響到安裝穩定運轉，反響堆功率控制系統應該具備抑制這些擾動的才干，保證反響堆平安穩定地統應該具備抑制這些擾動的才干，保證反響堆平安穩定地運轉。運轉。 控制原理控制原理l反響堆功率調理的根本原理以反響堆中子動力學方程為根據反響堆功率調理的根本原理以反響堆中子動力學方程為根據l只需控制棒組具有足夠的反響性控制才干，總可以經過改動只需控制棒組具有足夠的反響性控制才干，總可以經過改動kk使總使總的反響性的反響性等于零、大于零或小于零，從而到達控制反響堆功率的目等于零、大于零或小于零，從而到達控制反響堆功率的目的。的。l在二回路負荷發生變化時，反響堆功率控制系統以蒸汽發生器出口蒸在二回路負荷發生變化時，反響堆功率控制系統以蒸汽發生器出口蒸汽流量或主汽輪機調速級后壓力作為輸入信號，與核測系統丈量得到汽流量或主汽輪機調速級后壓力作為輸入信號，與核測系統丈量得到的反響堆核功率進展比較，差值信號經放大后送