1、核電站反應堆冷卻劑系統講義本講義是針對一回路及相關輔助系統的學習。所包含的內容主要分三個方面：一回路主回路系統（rcp），一回路輔助系統（rcv、rea 、rra、ptr），核安全系統（ris、eas、asg）等。故我們的學習應該從這三方面入手分系統的掌握。本教材在詳細介紹ojt206所涉及的系統的基礎上結合現場有關操作使大家對ojt206的知識有一個全面的了解。第一章、反應堆冷卻劑系統（rcp）反應堆冷卻劑系統是核電站的重要關鍵系統。它集中了核島部分除堆本體外對安全運行至關緊要的主要設備。反應堆冷卻劑系統與壓力殼一起組成一回路壓力邊界，成為防止放射性物質外泄的第二道安全屏障。核電站通常把核反

2、應堆、反應堆冷卻劑系統及相關輔助系統合稱為核蒸汽供應系統。大亞灣壓水堆電站一回路冷卻劑系統由對稱并聯到壓力殼進出口接管上的三條密封環路構成。每條環路由一臺冷卻劑主泵、一臺蒸汽發生器以及相應的管道、閥門組成。整個一回路共用一臺穩壓器以及與其相當的卸壓箱。反應堆冷卻劑系統的壓力依靠穩壓器的電加熱元件和噴霧器自動調節保持穩定。一、 rcp系統的主要安全功能和要求rcp系統的主要功能是利用主泵驅使一回路冷卻劑強迫循環流動，將堆芯核燃料裂變產生的熱量帶出堆外，通過蒸汽發生器傳給二回路給水產生蒸汽，冷卻劑在導出堆芯熱量的過程中冷卻堆芯，防止燃料元件棒燒毀。壓力殼內冷卻劑還兼作堆芯核燃料裂變產生的快中子的慢

3、化劑和堆芯外圍的中子反射層。冷卻劑水中溶有硼酸，因此堆內含硼冷卻劑又可作為中子吸收劑。根據工況需要調節冷卻劑中含硼濃度，可配合控制棒組件用以控制、補償堆芯反應性的變化。系統內的穩壓器用于控制一回路冷卻劑系統壓力，以防止堆芯產生偏離泡核沸騰。當一回路冷卻劑系統壓力過高時，穩壓器安全閥則能實現超壓保護。當發生作為第一道安全屏障的燃料元件棒包殼破損、燒毀事故時，rcp系統的壓力邊界可作為防止放射性物質泄漏的第二道安全屏障。為此，對rcp系統安全功能和設計的要求是： 1系統應提供足夠的傳遞熱量的能力，能將堆芯產生的熱量帶出并傳給二回路介質。 2在正常運行及預期瞬態工況下能對堆芯提供適當的冷卻，并保證足

4、夠的燒毀余量，防止發生燃料包殼損傷。在事故工況下，為保證反應堆具有冷源，系統的布置要能夠使冷卻劑淹沒堆芯并形成充分的自然循環，以導出堆芯余熱，避免燃料超過溫度極限。 3系統應做到冷卻劑中含硼濃度均勻；能限制冷卻劑溫度變化的速率，以保證不出現由這些因素而引起的反應性變化失控。4rcp壓力邊界應能適應與運行瞬態工況相應的溫度、壓力，并留有余度。5任一冷卻劑環路管道斷裂，不會導致其他管道的損壞，并仍能確保堆芯的冷卻。6主泵應能提供足夠的流量以滿足熱量轉移和堆芯冷卻要求。系統和主泵在事故狀態下應具有足夠的慣性流量；即使在一臺主泵轉子卡死時也不影響堆芯冷卻。7蒸汽發生器是系統中唯一與二回路存在交界面的設

5、備，因此要求蒸汽發生器的管子、管板的邊界面盡可能避免將堆芯產生的放射性物質泄漏到二回路系統。8應能對系統進行泄漏檢測。對預料的泄漏，如壓力殼密封、主泵及某些閥桿的密封，應通過引漏系統進行收集，防止一回路冷卻劑釋放到安全殼空間。9穩壓器應能維持系統正常運行壓力，在電站負荷變化和冷卻劑溫度、體積變化時，壓力能被限制在規定的范圍內。在電站滿功率下甩負荷而反應堆功率未能及時跟蹤情況下，反應堆與汽輪機功率失配而引起系統壓力上升時，穩壓器超壓保護應能及時動作。安全閥的排放能力應能使壓力波動限制在規定范圍內。10全部rcp系統壓力邊界設備應按照相應安全一級的規范要求，在設計、選材、加工組裝、安裝調試及運行中

6、遵循最高的質量要求。二、 rcp系統說明 主系統描述大亞灣核電站壓水堆具有三條相同的傳熱環路。每條環路設一臺主泵、一臺蒸汽發生器。運行時，主泵強迫冷卻劑在壓力殼及環路內循環流動。被堆芯加熱的冷卻劑從壓力殼出口接管流出，進入蒸汽發生器，將熱量傳遞給二回路介質，然后通過主泵將冷卻劑由壓力殼入口接管壓入堆芯，如此重復循環。位于壓力殼出口和蒸汽發生器入口之間的管段稱為環路熱段，主泵與壓力殼入口之間的管段為環路冷段。蒸汽發生器與主泵間的管段為過渡段。rcp系統還包括一個穩壓器及其與之相關的卸壓箱和冷卻劑壓力控制、超壓保護設備。穩壓器通過波動管接到1號環路的熱段（圖21）。三、 rcp系統運行工況大亞灣核

7、電站壓水堆運行工況有冷停堆、中間停堆、熱停堆、熱備用和功率運行五種。其中冷停堆又可分為換料冷停堆、維修冷停堆和正常冷停堆三種；中間停堆可分為單相中間停堆、兩相中間停堆和正常中間停堆三種。因此也可以認為其運行工況共有九種。各種運行工況分類主要受反應堆臨界狀態、rcp系統運行方式、反應堆及一回路系統冷卻劑溫度、壓力等條件制約。 運行工況 1、換料冷停堆換料冷停堆是指反應堆更換核燃料操作時的停堆運行方式，部分一回路壓力邊界維修也可在此時進行。此工況的反應堆處于次臨界，停堆深度大于5000 pcm，冷卻劑硼濃度不小于2100 ppm，所有控制棒插入堆芯。壓力殼頂蓋打開，堆內上部構件移出。一回路冷卻劑壓

8、力為大氣壓，溫度在1060 之間。設置溫度低限是為了避免冷卻劑內硼酸結晶；高限是為了便于堆頂裝卸料操作。冷卻劑溫度控制及硼濃度均勻化由rra系統進行（至少投入一臺泵和一臺熱交換器），ptr系統作備用。冷卻劑化學和容積控制由rcv、rea及ptr系統完成。換料水池水位高于壓力殼法蘭面8.5 m，以保證換料過程有足夠的生物屏蔽。已采取防硼酸稀釋隔離措施。停堆狀態中子通量高報警系統投入，其報警定值為停堆測量值的23倍。2、維修冷停堆維修冷停堆是指允許對一回路部分設備進行維修的停堆運行方式。此工況一回路打開（穩壓器人孔打開作為標志），壓力等于大氣壓。冷卻劑平均溫度在1070 之間?；芈肪S修部分根據需要

9、水被排空，但rcp系統水位不能低于保證rra系統泵正常運行所要求的低限值。在接近低水位限值狀態時，冷卻劑最高溫度被限制在60 。其余要求條件與換料冷停堆工況相同。3、正常冷停堆此工況要求反應堆處于次臨界狀態，停堆深度大于1000 pcm，除停堆棒組（s棒組）和溫度棒組（r棒組）外，其余控制棒組插入堆芯5步處。rcp系統封閉（穩壓器人孔已蓋封，但排氣疏水系統（rpe）可投用），壓力在30 bar（abs）以下。冷卻劑平均溫度在1090 之間。一回路壓力低于5.5 bar（abs），則s、r棒組也需插入堆芯5步處，且要求冷卻劑硼濃度大于2100 ppm。這是因為壓力低時，冷卻劑對控制棒驅動機構的潤

10、滑不充分，有可能會發生卡棒；2100 ppm的硼濃度要求是為了保證有足夠的停堆余度。冷卻劑平均溫度大于70 時必須有一臺主泵運行，這是為了避免70 以上啟動第一臺主泵可能會造成超壓。冷卻劑溫度控制及硼濃度均勻化由rra系統進行，蒸汽發生器可投用。系統壓力由rcv系統控制，由rra系統安全閥提供超壓保護，一組穩壓器安全閥作備用。rcp系統充水、補水、凈化由rcv、rea及rtr系統進行。4、單相中間停堆單相中間停堆是指一回路充水排氣后穩壓器充滿水（單相）的運行方式。此工況要求rcp系統冷卻劑溫度控制在90180 之間，壓力控制在2430 bar（abs）之間，至少有一臺主泵投運。rcp系統由rc

11、v和rea系統進行補水和凈化。其余要求條件與正常冷停堆工況相同。5、 兩相中間停堆兩相中間停堆是指rcp系統的穩壓器由單相向兩相過渡，rcp系統冷卻劑壓力由rcv系統控制向rcp系統壓力調節系統控制過渡的過渡運行方式（或者向反方向過渡）。此工況反應堆處于次臨界，停堆深度大于1000 pcm，除停堆棒組（s棒組）和溫度棒組（r棒組）外，其余控制棒組插入堆芯5步處。rcp系統壓力在2430 bar（abs）之間，冷卻劑溫度在120180 之間。120 為在穩壓器中建立汽腔的最低溫度。當穩壓器汽腔形成時，rcv系統對冷卻劑壓力控制已變得困難，所以當較為穩定的穩壓器汽腔形成后，應盡快轉入由穩壓器控制系

12、統壓力。穩壓器水位由水位調節系統控制。至少有一臺主泵投運，有二臺蒸汽發生器可以投用。rcv和rea系統正常運行，運行的rra系統準備退出運行（或者相反，停運的rra系統已準備好，即將投入運行）。在此工況下，如果三臺主泵均不能投運時，反應堆停堆深度必須大于3200pcm。rcp系統冷卻劑溫度180 是rra系統運行的最高溫度極限。6、正常中間停堆當rra系統與rcp系統完成隔離后，反應堆就由兩相中間停堆進入到正常中間停堆運行方式。此工況反應堆處于次臨界，停堆深度大于1000 pcm，控制棒位置狀態同上。rcp系統壓力由穩壓器控制在24155 bar（abs）之間，冷卻劑溫度在160291.4 之

13、間。穩壓器水位維持在零負荷整定值上。冷卻劑溫度至少由2臺蒸汽發生器控制，至少2臺主泵投運。rcv、rea系統和s.g gct系統及are或asg在運行中。應急安全設施已準備好。7、熱停堆此工況反應堆處于次臨界，要求停堆深度在10001770 pcm之間（相對應于冷卻劑硼濃度6900 ppm，大于690 ppm時，停堆深度在1000pcm），除s棒組外，其余控制棒組插入堆芯5步處。rcp系統壓力由穩壓器控制在155 bar（abs）。冷卻劑溫度在291.4 ，由蒸汽發生器gct系統控制（排向大氣或冷凝器）。穩壓器水位維持在零負荷整定值上。至少有二臺主泵二臺蒸汽發生器運行，其中一組為1號環路。蒸汽

14、發生器給水由asg或are系統供給。rcp系統化容控制由rcv和rea系統進行。在此工況下如果三臺主泵均不能投運或僅一臺主泵運行超過24小時，則要求反應堆停堆深度大于3200 pcm或者使反應堆轉入冷停堆運行方式。8、熱備用此工況反應堆處于臨界狀態，堆功率2 %額定功率（主要受asg供水限制）。s棒組位于堆頂，r棒組件位于調節帶，g棒組處于整定棒位上。三個環路的主泵和蒸汽發生器均投入運行。其余運行條件要求同熱停堆運行方式。反應堆在計劃降負荷后或在換料后的物理試驗期間，均要經過熱備用狀態。9、功率運行此工況反應堆處于臨界狀態，堆功率在2 %100 %額定功率之間，控制棒位置同上（其中堆功率在2

15、%15 %額定功率之間也可稱為低功率運行工況）。此時rcp系統冷段溫度、熱段溫度、平均溫度及蒸汽溫度與負荷之間的關系如圖233。穩壓器維持rcp系統壓力155 bar（abs），穩壓器水位在20.4 %64.3 %（相應飽和溫度291.4310 ）之間變化。此時主給水系統（are）和主蒸汽系統（vvp）正常運行，蒸汽旁路系統（gct）處于備用。rcp系統三個環路同時運行。九個標準運行工況的主要參數和條件列于表26。表26 標準運行工況序號運行方式次臨界度控制棒位堆功率一回路平均均溫度tav一回路壓力/bar(abs)穩壓器狀態溫度控制壓力控制 主泵運 行 數1換料冷停堆5000 pcm所有棒在

16、堆內源量程10tav60大氣壓排空rraptr備用/無2維修冷停堆5000 pcm所有棒在堆內源量程10tav70大氣壓排空rraptr備用/無3正常冷停堆1000 pcm g棒在堆內 s、r棒在堆外源量程10tav9030單相rrasg備用rcv13vptav70時至少一臺4單相中間停堆1000 pcmg棒在堆內s、r棒在堆外源量程90tav18024p30單相rrasg備用rcv13vp15兩相中間停堆1000 pcmg棒在堆內 s、r棒在堆外源量程120tav18024p30汽水兩相rrasg備用穩壓器或rcv13vp16正常中間停堆1000 pcmg棒在堆內 s、r棒在堆外源量程160

17、tav291.424p155汽水兩相s.ggctasg或are穩壓器27熱停堆圖14.2的限制線r、g棒在堆內 s、棒在堆外源量程291.4155汽水兩相s.ggctasg或are穩壓器28熱備用0s棒在堆外r棒在調節帶g棒在整定棒位上中間量程10-5p2%pn291.4155汽水兩相s.ggctasg或are穩壓器39功率運行0同上2%p100%pn291.4tav310155汽水兩相s.ggct/汽機are穩壓器3四、rcp系統溫度、壓力限制反應堆標準運行工況的溫度、壓力限制標注在圖234上。1飽和曲線圖上飽和曲線的上方為液態，下方為汽態，rcp系統冷卻劑在任何情況下都應工作在飽和曲線的上

18、方并保持一定距離。只有穩壓器內冷卻劑工作在飽和曲線上。蒸汽發生器二回路側冷卻介質大多數情況下工作在飽和曲線上，靜態時該冷卻介質溫度與rcp系統冷卻劑溫度相等，壓力為此溫度下的飽和壓力。2rcp系統運行溫度上限線從核安全角度考慮，除穩壓器外，rcp系統任何部位都不允許出現冷卻劑沸騰，尤其是在燃料元件表面。另外也要避免主泵運轉時泵吸入口局部汽化，造成主泵葉片汽蝕。故rcp系統運行時限制最高堆入口溫度應比運行壓力所對應的飽和溫度低50 。實際限制冷卻劑平均溫度比相應飽和溫度低50 。這樣在帶功率狀態，堆入口冷卻劑溫度被限制得更低，是安全的。3rcp系統運行溫度下限線穩壓器作為rcp系統壓力控制設備時

19、，穩壓器內冷卻劑溫度大于其他部位冷卻劑溫度。穩壓器與一回路管道之間連接波動管的熱應力隨上述兩者間的溫度差增大而加大。為限制熱應力給波動管造成損害，規定一回路冷卻劑平均溫度最低不得低于運行壓力對應的飽和溫度（即穩壓器內冷卻劑溫度）110。4rcp系統額定運行壓力線rcp系統額定運行壓力為155bar（abs），它受回路設計的機械強度的限制。為防止系統超壓對設備造成破壞，穩壓器上設有三個安全閥組，其動作壓力分別整定在166、170、172 bar（abs）。5蒸汽發生器管板兩側最大壓差限制線蒸汽發生器管板是一塊開有許多孔的平板，由于受機械強度和應力的限制，管板兩側壓差被限制在110 bar。管板一

20、回路側為rcp系統壓力（prcp），二回路側為rcp系統冷卻劑溫度所對應的飽和蒸汽壓力（psat，蒸汽發生器無功率輸出時），所以rcp系統壓力應限制在系統溫度對應的飽和壓力再加上110 bar的壓力以內。6主泵運行最低壓力限制線主泵的最低啟動運行壓力規定大于24bar（abs），以抬起1號軸封動環，使1號軸封動、靜環間隙進入可調節狀態，這樣也能有效避免主泵葉輪汽蝕。同時要求rcv系統使1號軸封兩端壓差大于19bar，在主泵啟動前使軸封兩端面分離，使1號軸封泄漏量大于50l/h，達到潤滑、冷卻目的。7rra系統運行參數限制線rra系統設計的最高運行溫度為180，最高運行壓力為30 bar（abs

21、）。因此，在rcp系統升溫、升壓時，rra系統必須在此限值之前隔離、退出運行。同時，rra系統還規定了最低投入溫度為160 ，這是為了防止反應堆壓力殼在整個壽期內發生脆性斷裂。因為rcp系統冷卻劑溫度在160 以下如果仍未投入rra系統，那么rcp系統壓力發生意外升高時，壓力保護只能依靠穩壓器安全閥組（最低動作壓力整定值為166 bar（abs），這在壓力殼壽期末是很危險的。而此時如果已投入rra系統，則該系統有二個不同定值的安全閥進行超壓保護，它們的壓力定值分別為40和45 bar（abs），這樣就消除了壓力殼發生脆性斷裂的可能。8gct系統大汽排放閥整定值限制線蒸汽發生器二回路側的運行狀態

22、直接影響著一回路。二回路側最大運行壓力為76 bar（abs），這是由gct系統的大氣排放閥整定值來保證的，其對應的飽和溫度即是291.4 。9硼結晶溫度限制線硼酸在水中的溶解度隨溫度升高而增加，為防止低溫時一回路水中的硼酸結晶析出，限制一回路冷卻劑溫度不得低于10 。10主泵啟動溫度限制線rcp系統冷卻劑溫度超過70時，要求至少要有一臺主泵投入運行，以避免啟動第一臺主泵時造成rcp系統超壓。這是因為來自rcv系統的冷的軸封注水，約有1.12 m3/h通過泵軸承進入并滯留在泵腔及其附近的管道內，當在冷卻劑溫度70 以上啟動主泵時，這部分冷水將會在堆芯、蒸汽發生器及管路內與高溫水混合、加熱膨脹，

23、從而使rcp系統超壓（此時穩壓器為單相），導致rra系統安全閥開啟。冷水進入堆芯，同時還存在反應堆引入正反應性的危險。第二章 一回路輔助系統化學和容積控制系統（rcv）一、化學和容積控制系統的功能化學和容積控制系統（rcv）是反應堆冷卻劑系統（rcp）的主要輔助系統，它是一個封閉的加壓的系統。rcv系統的主要功能是：1容積控制，用以保持反應堆rcp系統內的水容積，吸收穩壓器吸收不了的水容積變化，使穩壓器水位維持在隨冷卻劑溫度而變化的水位整定值上。利用rcv系統來調節、補償rcp系統冷卻劑因溫度變化、向系統外泄漏或上充（包括軸封注水）和下泄流量不平衡導致的水容積變化；2反應性控制，與反應堆硼和水

24、補給系統（rea）相配合，通過調節冷卻劑硼濃度來控制反應堆內反應性的變化，以及保證足夠的停堆深度；3化學控制，通過凈化處理，去除冷卻劑中裂變產物和腐蝕產物，從而控制一回路的放射性水平，提高冷卻劑水質。與反應堆硼和水補給系統（rea）配合，通過給冷卻劑加藥，用以給冷卻劑除氧、調整ph值。rcv系統的輔助功能是：1為冷卻劑泵提供經過過濾、冷卻的軸封水和水泵軸承冷卻、潤滑水；2為穩壓器提供輔助噴淋冷水；3為反應堆及rcp系統進行充水排氣及打壓檢漏試驗；4在穩壓器充滿水單相運行時，控制rcp系統的壓力；5接收rcp系統運行中冷卻劑水的過剩下泄；6在余熱排放系統（rra）準備投入前，通過向rcv系統下泄

25、，以加熱rra系統介質。rcv系統的安全功能是：1在rcp系統發生小破口事故時，rcv系統能維持rcp系統的水裝量；2在正常停堆或發生卡棒、彈棒等反應性事故時，與rea系統配合，共同確保反應堆處于次臨界狀態；3在安全注入系統（ris）投入向堆芯注水時，rcv系統向rcp系統緊急注入硼酸溶液。此時rcv系統上充泵作為高壓安全注入泵投入運行。二、化學和容積控制系統的設計依據1、容積控制反應堆按規定的速率升、降溫或改變功率時，rcv系統應能維持rcp系統有合適的水裝量；應能承擔rcp系統從冷態到熱態的啟動過程，或從熱態到冷態的停閉過程中以最大速率升、降溫而產生的最大的冷卻劑體積變化速率；應有足夠的能

26、力補償rcp系統小破口泄漏，并仍有能力足以保持rcp系統合適的水容積。2、反應性控制rc系統應根據壓水堆運行要求，改變冷卻劑中硼的濃度，配合控制棒組件控制反應性較慢的變化。rcv系統控制的反應性應包括，在首次裝料時與可燃毒物一起控制堆芯的全部后備反應性；補償由于慢化劑和燃料溫度變化而引起的堆芯反應性的變化；補償運行中裂變產物氙和釤積累及負荷變化或停堆引起氙濃度變化而導致的反應性變化；維持反應堆停堆檢修、換料操作中應具有的足夠的停堆深度。rcv系統還應做到在反應堆壽期的任何時候，不依靠控制棒組件能獨立地停堆，并繼續向冷卻劑中注入足夠的硼酸，以補償氙的衰變、冷卻劑降溫引起的反應性增加，以維持足夠的

27、停堆深度。另外，還需考慮堆芯冷卻劑因溫度升高，水體積膨脹會引起部分含硼冷卻劑被擠出，堆芯硼含量相應下降而造成反應性增加。這種正反應性變化必須小于慢化劑及燃料溫度升高造成的負反應性變化。為此，冷卻劑硼濃度一般應控制在11001200 ppm之下，以維持反應堆綜合的反應性溫度效應仍為負。3、 水質控制冷卻劑的水質控制包括化學水質控制和放射性水平控制。rcv系統除需保證冷卻劑正常運行中的水質指標外，還要滿足在規定的允許燃料包殼破損率下仍能保持冷卻劑達到規定的放射性水平和水質指標。冷卻劑的放射性來自水及其雜質、腐蝕產物、化學添加劑吸收中子被活化，以及從燃料包殼內釋放出的裂變產物。其中絕大部分來自裂變產

28、物，小部分來自被活化的腐蝕產物。裂變產物中惰性氣體氪（kr）、氙（xe）占總放射性的90 %以上，碘（i）占3 %，銣（rb）、鉬（mo）各占1 %，銫（cs）占0.7 %。一個100萬kw級壓水堆在1 %燃料包殼破損后，其在冷卻劑中總的放射性比活度約為0.2 ci/l。在這種情況下，rcv系統應能使冷卻劑達到壓水堆電站對冷卻劑總放射性規定10-510-6 ci/l量級的指標?；瘜W和容積控制系統應能使冷卻劑保持在規定的化學水質指標范圍內，以控制對材料的腐蝕速率，減少腐蝕產物積累，保障設備使用壽命。rcv系統所設置的過濾、凈化裝置用以去除冷卻劑中的有害雜質，添加聯氨以去除水中溶解氧，添加氫以抑制

29、堆芯冷卻劑水的輻照分解，添加lioh以控制調節ph值。rcv系統凈化用離子交換樹脂有效地將冷卻劑電導率降低一個量級以上，但是離子交換樹脂的工作溫度必須在60 以下，需要嚴格控制以避免樹脂在高溫下破壞失效。凈化系統又處在常壓下運行，所以還需在rcv系統下泄水從292 降溫至45 后將下泄流壓力從155bar（abs）降壓至（25）bar（abs）。相反，在上充至rcp系統前，事先升壓升溫。三、化學和容積控制系統基本控制原理1、容積控制原理rcv系統容積控制是為了保持rcp系統的水容積，吸收掉穩壓器吸收不了的水容積的變化，使穩壓器水位維持在其隨冷卻劑平均溫度而設定的整定值上。rcv系統容積控制需要

30、一個連續流量的調節，這是因為冷卻劑泵需要衡定的軸承冷卻、潤滑水和衡定的軸封注水；rcp系統負荷變化及冷卻劑溫度變化需要補償；rcp系統泄漏需要補償；化學控制需要連續凈化；反應性控制需要進行冷卻劑硼濃度調整，這些都是隨時需要進行控制調節的。容積控制原理如圖31?；瘜W和容積控制系統（rcv）從rcp系統冷段引出下泄流經容積控制箱，再由上充泵把上充流打回rcp系統。反應堆穩定運行時，上充流量與下泄流量相等，當rcp系統內冷卻劑體積發生變化時，穩壓器水位發生變化，水位偏離整定值，調節上充流量，使穩壓器水位恢復在整定水位上。但是，容積控制箱容積僅為8.9 m3，箱內正常水位水容積為3.4 m3，因此容量

31、是有限的。在rcp系統升溫、降溫、或其他瞬態水體積有很大變化時，可由其他系統相配合，當容積控制箱水位高時，可把水排放到硼回收系統（tep），當容積控制箱水位低時，由硼和水補給系統（rea）按需要進行補給。 2、化學控制原理為了把rcp系統所有部件的腐蝕限制在最低程度；避免雜質沉積在系統內，特別是在燃料元件表面而導致包殼傳熱惡化過熱損壞；避免rcp系統冷卻劑中被活化的腐蝕產物和裂變產物的積累，放射性水平增加，需要通過化學控制，維持冷卻劑水化學性質在規定的限值之內。核電站壓水堆建成投入運行后，冷卻劑的水化學性質的控制就成了防止rcp系統所有部件腐蝕，降低放射性本底的基本手段。引起腐蝕的主要因素是：

32、1) ph值冷卻劑水的ph值表示冷卻劑的酸堿度。室溫下（22 ）中性溶液ph值為7，酸性溶液ph值小于7，堿性溶液ph值大于7。ph值隨溫度而變化，高溫下中性溶液純水的ph值向7以下偏移。在壓水堆中，冷卻劑略偏堿性能提高不銹鋼和鎳基合金的耐腐蝕性。但對鋯合金，水質偏堿ph值達到12時會導致腐蝕加快，因此壓水堆冷卻劑ph值以9.510.5為最佳。另外，在堿性溶液中腐蝕產物會從熱表面上溶解轉移到冷表面上沉積，這有利于防止rcp系統腐蝕產物向堆芯轉移，且能使沉積于堆芯的腐蝕產物向堆芯外轉移。rcp系統中，用于反應性控制的硼酸會使冷卻劑呈弱酸性，所以要用添加ph值控制劑來提高冷卻劑的ph值。1) 水中

33、氧氧是活潑的腐蝕元素，它與多種元素結合生成氧化物。它還是其他元素侵蝕鋼材的催化劑。因此冷卻劑水中游離氧的存在是造成金屬結構材料腐蝕的重要原因。氧在冷卻劑中的主要來源是來自rea系統經熱力除氧后的補給水中仍殘留的溶解氧；冷卻劑在檢修、換料中與空氣中的氧直接接觸而溶入的氧；以及冷卻劑在堆芯輻照分解生成的氧。壓水堆運行中氧的限值要求小于0.1 ppm。2) 水中氯奧氏體不銹鋼破壞的幾率隨冷卻劑水中氯離子濃度的增加而增大。在含氧量較高的水中則更為嚴重。冷卻劑水中溶解氧和氯離子共同作用是不銹鋼應力腐蝕破裂的重要原因。這種腐蝕造成了核電站蒸汽發生器等主要設備的嚴重損壞。因此壓水堆正常運行中規定冷卻劑水中的

34、氯含量應小于0.15 ppm。3) 水中氟冷卻劑水中含有微量的氟會顯著增加鋯合金的初始腐蝕速率和增加鋯吸氫而造成鋯的氫脆。氟又能在氧的催化下引起不銹鋼的應力腐蝕。壓水堆冷卻劑要求氟含量限值小于0.15 ppm。引起冷卻劑放射性增加的因素是：a) 裂變產物裂變產物對rcp系統冷卻劑污染的主要途徑是包殼破損放射性產物釋放。其次是包殼表面不可避免的微量鈾污染，造成運行中鈾裂變釋放裂變產物；冷卻劑氫核吸收中子活化生成氚或有1 %的裂變產物氚穿過鋯包殼擴散到冷卻劑中。b) 活化產物冷卻劑中雜質、化學添加劑及腐蝕產物在堆芯內吸收中子后活化產生放射性。如果堆芯燃料包殼不破損，則活化產物將是rcp系統冷卻劑放

35、射性的主要來源。化學控制的基本原理是凈化和加藥（圖32）：1) rcp系統啟動升溫升壓過程中，通過rea系統化學添加箱，經由rcv系統向rcp系統注入一定數量的聯氨（n2h4），以去除冷卻劑中的殘余氧。聯氨除氧化學方程為：n2h4o22h2on2用聯氨除氧的最佳溫度在90120 之間，此時反應速率最快。溫度太高聯氨會分解，達不到除氧目的。因此要求冷卻劑溫度在接近90 時添加聯氨，在90120 間停留數小時，待冷卻劑中含氧量合格后繼續升溫。過量聯氨在額定溫度下將全部分解，不會造成不良后果。2) 壓水堆正常運行時，向rcp系統加入過量的氫氣，可以減少冷卻劑在堆芯輻照分解產生的游離氧。一定濃度的氫含

36、量不但能抑制冷卻劑在堆芯的輻照分解，同時還有利于輻照合成氨（nh3），而除去冷卻劑中的氮氣，避免氮在水中遇氧輻照下合成為硝酸（hno3）引起冷卻劑ph值下降。rcp系統冷卻劑中氫含量應維持在2535 mg/g。3) 利用rcv系統化學添加箱向rcp系統注入ph值控制劑用以控制冷卻劑水的ph值呈偏堿性（9.510.5）?？刂苿哂辛己玫膒h控制能力；良好的核性能，盡量少產生感生放射性；良好的物理、化學穩定性；以及低廉的價格。氫氧化鋰（lioh）是一種較理想的ph值控制劑。由于天然鋰中含有7.52 %的6li，而6li的熱中子吸收截面很大，6li（n，t）4he反應會生成大量的氚，故用天然的li

37、oh作為ph值控制劑將會給反應堆運行，維修和三廢處理帶來不利因素。用高純度7li（99.99 %）氫氧化物作ph值控制劑避免了上述缺陷，可使冷卻劑氚濃度由280 ci/l降至2 ci/l以下。采用高純7li氫氧化物作ph值控制劑，其ph控制能力強，中子吸收截面小，腐蝕性較小。其缺點是高純7li氫氧化物是一種非揮發性堿，會在rcp系統局部，特別是在堆芯結構縫隙局部濃集，造成苛性腐蝕；價格昂貴不易得到。在壓水堆建成初期的運行中，由于rcp系統冷卻劑采用很高的硼濃度用以控制新堆的后備反應性，所以此時即使添加大量的lioh，其ph值一般也達不到9.5。4) 在下泄流凈化回路中設置過濾器，用以去除膠狀懸

38、浮物和大于5 m的固體顆料雜質。5) 凈化系統兩臺并聯的混合床離子交換器，平時一臺運行（另一臺備用），用以去除離子狀雜質和大部分裂變產物。該離子交換器在燃料元件包殼1 %破損時，每個交換器的吸附容量均在三個月以上?；瘜W控制還包括通過掃氣，定期排放積聚在容積控制箱氣腔內的裂變氣體；在設備預加熱操作時，用氮氣清掃水中排出的溶解氧；在壓水堆停閉時用氮氣降低冷卻劑中釋放出的氫氣的濃度。3、反應性控制原理利用調節rcp系統冷卻劑水中硼濃度來補償壓水堆運行中反應性的變化，用以確保控制棒調節組件位于正常使用的調節范圍，使反應堆正常運行；在壓水堆需要停堆時，獲得足夠的停堆深度。1) 加硼：加硼操作為手動操作，

39、需要時由硼和水補給系統（rea）經由上充泵吸入口，向rcv系統注入預先確定體積的高濃度硼水，上充給rcp系統。同時在下泄回路容積控制箱上部入口處向硼回收系統（tep）排掉等量的rcp系統冷卻劑，從而提高系統冷卻劑的含硼量使之達到預定值。加硼操作一般用在反應堆因氙135消失，冷卻劑溫度下降等原因造成的反應性增加時。操作中容積控制箱水位基本保持不變。加硼操作也可用于核電站停堆換料前，向rcp系統冷卻劑內大量加硼，使硼濃度達到2100 ppm。2) 稀釋：稀釋操作也為手動操作，需要時由rea系統經由上充泵入口向rcv系統注入預先確定容積的純水，上充給rcp系統，同時在下泄回路容積控制箱上部入口處向硼

40、回收系統（tep）排放相同容積的rcp系統冷卻劑，從而使冷卻劑含硼濃度降低至某一所要求的值。稀釋操作通常用在補償壓水堆因燃耗、氙135濃度增加或冷卻劑溫度上升等原因造成的反應性減少時。操作中容積控制箱水位基本不變。3) 除硼：除硼操作也為手動操作，需要時將下泄流流經硼回收系統（tep）中的除硼離子交換器，用以降低或除掉rcp系統冷卻劑中的含硼量。除硼后的冷卻劑再返回至rcv系統容積控制箱入口。除硼操作的目的、用途與稀釋操作相同，但除硼一般使用在壓水堆堆芯循環周期末，此時因rcp系統冷卻劑中含硼量較低（在300 ppm以下），若使用稀釋方法，排出的廢水量會很大。通過除硼操作降低硼濃度，就基本上不

41、產生廢水。由于除硼方式僅在下泄流管線上串接一個除硼離子交換器，因此除硼運行中既無向tep系統的排放，容積控制箱水位也不會發生變化。4) 補給：補給操作處在自動調節狀態，取決于容積控制箱內的水位。當容積控制箱水位低時，將由rea系統經由上充泵吸入口向rcv系統注入與rcp系統冷卻劑硼濃度相等的含硼水。當補水使容積控制箱水位達到正常運行規定值范圍時，補給自動停止。四、 rcv系統流程及設備化學和容積控制系統（rcv）由下泄回路、凈化回路、上充回路、軸封注水及過剩下泄回路四部分組成（圖33）。1、 下泄回路壓水堆穩態正常運行時，冷卻劑從一條環路的冷段引出，經兩個氣動隔離閥（002、003vp）進入再

42、生熱交換器殼側，被管側上充流冷卻。下泄流正常流量為13.6 m3/h，溫度由292 降至140 。由再生熱交換器引出的下泄流經三組并聯的下泄孔板減壓（正常時一組運行），使壓力由155bar（abs）降到24 bar（abs）。然后流出反應堆廠房（安全殼），進入設在核輔助廠房內的非再生下泄熱交換器管側，被殼側rri系統設備冷卻水冷卻，下泄流冷卻劑溫度由140 降至46 。由下泄熱交換器引出的下泄冷卻劑流經壓力控制閥（013vp）進行再次減壓。壓力由24 bar（abs）降至2.2 bar（abs）后進入過濾器濾去冷卻劑中膠狀懸浮物和尺寸大于5m的固體顆粒雜質。隨后經017vp三通閥進入容積控制箱

43、或凈化回路。從rcp系統引出的下泄流冷卻劑必須要降溫降壓，這是因為凈化回路中離子交換樹脂不能承受60 以上的高溫，所以必須要降溫至46 。為了充分的回收利用這部分熱量，rcv系統首先采用再生熱交換形式，在冷卻下泄流的同時，對上充回路經凈化的冷水進行加熱，以回收熱量。隨后再在下泄熱交換器中利用設備冷卻水將下泄流冷卻劑降溫至允許值。除了溫度問題外，rcv系統凈化回路以及與rcv系統相連接的其他系統都處于低壓狀態，所以必須將下泄流壓力降至2.2 bar（abs）。為避免冷卻劑汽化，降壓只能在冷卻劑降溫后進行，如同降溫冷卻分兩級進行一樣，降壓也分兩級，即在每個冷卻段后進行一次降壓。下泄流的降溫降壓過程

44、可用圖34來表示。在rra系統投入運行時，rcp系統冷卻劑主要經過rra系統引出，經兩個隔離閥（310、082vp）到達下泄孔板的下游。這是因為下泄孔板阻力太大，低壓狀態冷卻劑幾乎無法通過。1) 再生熱交換器001ex（圖35）再生熱交換器用于下泄流降壓前首次冷卻降溫。其熱量由上充流冷卻劑回收利用。再生熱交換器運行參數如表31。表31 再生熱交換器運行參數名稱/單位數值設計壓力 bar（abs）設計溫度 運行壓力bar（abs）流量 t/h入口溫度 出口溫度 壓降 bar傳熱量 kw下泄（殼側）172343上充（管側）190284額定16613.532921400.752610最大16627.

45、062921452.055070額定16710.15542660.252610最大16723.76542331.2050702) 下泄降壓孔板001、002、003di下泄降壓孔板用于下泄流第一級降溫后的首次降壓。三個孔板并聯安裝，分別由隔離閥（07、08、09vp）控制。正常運行一路投入，需增加下泄流量時，可同時投入二路或三路孔板。下泄降壓孔板運行參數見32。表32 下泄降壓孔板運行參數名稱/單位數值設計壓力 bar（abs） 設計溫度 運行入口壓力bar（abs） 運行溫度 額定流量 t/h 額定流量下壓頭損失 bar172343159正常140 最大19313.61313) 非再生下泄熱

46、交換器002rf（圖36）非再生下泄熱交換器用于對下泄降壓孔板出口冷卻劑的再降溫冷卻，直到達到凈化回路離子交換樹脂所允許的溫度限值，防止在第二級降壓時冷卻劑汽化。冷卻水來自rri系統。熱交換器出口冷卻劑水溫由rri系統冷卻水流量調節閥控制。溫度信號取自熱交換器冷卻劑出口。002rf熱交換器運行參數見表33。表33 下泄熱交換器運行參數名稱/單位數值設計壓力 bar（abs）設計溫度 運行壓力bar（abs）流量 m3/h入口溫度 出口溫度 壓降 bar傳熱量 kw下泄（管側）50204冷卻水（殼側）11.393額定2813.53140461.01490最大2827.06145461.03140

47、額定8283578.51.11490最大81353555.01.131404) 壓力控制閥013vp013vp閥又稱低壓降壓閥，用于下泄流第二級降壓，由壓力調節器控制，壓力信號在該控制閥前取出。013vp閥也可手動操作。5) 凈化過濾器001fi（圖37）001fi過濾器用于過濾膠狀懸浮物和大于5 m的固體顆料雜質，以保護凈化離子交換樹脂。過濾器濾芯可以更換。6) 凈化旁路三通閥017vp凈化離子交換樹脂的工作溫度為4662.5 ，如進入凈化回路的冷卻劑溫度高于57 時，為防止樹脂高溫下破壞失效，017vp三通閥會自動切換，旁通凈化回路，直接將下泄流導入容積控制箱002ba。2、凈化回路（圖3

48、8）冷卻劑經三通閥017vp進入兩臺并聯的混床離子交換器中的一臺，除去大多數離子狀態的裂變產物和腐蝕產物，然后進入到間斷運行的陽床離子交換器進行除銫（cs）和鋰（li）。凈化后的冷卻劑經過過濾器002fi濾去破碎的樹脂后進入容積控制箱002ba。陽床離子交換器不投入運行時則打開旁路閥，將下泄冷卻劑直接引入過濾器002fi。1) 混床離子交換器001、002de混床離子交換器為其內裝滿陰、陽離子交換樹脂的凈化柱子，用來吸附下泄冷卻劑中各種離子狀雜質?；齑搽x子交換器運行參數見表34。表34 混床離子交換器運行參數名稱/單位數值設計壓力 bar（abs） 設計溫度 總容積 m3 樹脂容積 m3 樹脂

49、工作溫度 正常/最大流量 m3/h運行壓力bar（abs） 壓頭損失 bar 床高度 m 床直徑 m阻擋樹脂的篩網目數14.81101.40.934662.513.6/27.211.31.131.680.84140（美國篩網目105m）2) 陽床離子交換器003de陽床離子交換器安裝在混床離子交換器之后，用來去除混床離子交換器吸附不了的放射性（137cs），使其在冷卻劑中的放射性比活度在1 ci/m3之下。同時還去除冷卻劑中10b（n，）7li核反應產生的過量鋰，以調整ph值。陽床離子交換器以間斷方式運行，不投入運行期間用旁通閥將其旁路。陽床離子交換器僅一個，要求其吸附容量能滿足一個堆芯循環使

50、用期。上述兩種離子交換器樹脂飽和后，其飽和樹脂將被沖排至固體廢物處理系統（tes），并由樹脂充填箱裝入新樹脂。陽床離子交換器運行參數見表35。表35 陽床離子交換器運行參數名稱/單位數值設計壓力 bar（abs） 設計溫度 總容積 m3 樹脂容積 m3 樹脂工作溫度 最大流量 m3/h工作壓力bar（abs）14.81100.70.464662.513.611.33) 三通閥026vp三通閥026vp用于除硼操作，當堆芯壽期末，rcp系統冷卻劑中硼濃度很低（300 ppm）情況下需要減硼時，可用此閥把下泄流冷卻劑導向硼回收系統（tep）的除硼離子交換器，用以除硼。除硼后的冷卻劑返回026vp三

51、通閥下游，凈化過濾器002fi的入口。026vp三通閥運行參數見表36。表36 三通閥026vp運行參數名稱/單位數值最大工作壓力 bar（abs） 最大工作溫度 額定/最大流量 m3/h 工作溫度 156513.6/27.24662.54) 凈化過濾器002fi過濾器002fi被安裝在凈化離子交換器之后，用于濾除冷卻劑中可能存在的凈化樹脂碎片。過濾器濾芯同樣可以更換。過濾器運行參數見表37。表37 凈化過濾器001、012fi運行參數名稱/單位數值設計壓力 bar（abs） 設計溫度 過濾顆粒直徑 m 過濾效率 %正常/最大流量 m3/h 運行溫度 最大流量壓頭損失 bar11.393598

52、13.6/27.24662.5新0.33，更換前1.383、上充回路下泄流冷卻劑經凈化過濾后首先進入容積控制箱噴淋管，經噴頭噴出、霧化，釋放出一部分裂變氣體，裂變氣體可由氫氣或氮氣攜帶排往rpe系統處理。容積控制箱下部空間內存放經過凈化和清除裂變氣體的冷卻劑。容積控制箱作為上充泵的貯水箱，給三臺上充泵提供水源。上充泵把水壓提高至177 bar（abs）后，一路經上充流量調節閥046vp，穿過安全殼經由再生熱交換器管側，進入rcp系統冷管段和穩壓器輔助噴淋管線；另一路則由主泵軸封水流量調節閥061vp進入軸封水回路。1) 容積控制箱002ba（圖39）容積控制箱作為rcp系統的緩沖水箱，可以容納

53、穩壓器吸收不了的冷卻劑水容積。雖然容積控制箱容量有限，但它可根據下泄流量的變化，容積控制箱水位的高低，與tep系統和rea系統配合來吸收或補充rcp系統冷卻劑體積的各種變化。當容積控制箱水位增高時，三通閥030vp使冷卻劑流向硼回收系統（tep），水位恢復后則使其流向容積控制箱002ba。當容積控制箱水位降低時，則由硼和水補給系統（rea）給予補水。補水可以手動操作，在容積控制箱上游將水補入，與下泄流冷卻劑混合后一起噴淋入容積控制箱，以使冷卻劑和氫有效混合；也可在容積控制箱后由硼和水補給系統（rea）的018vb調節閥，根據容積控制箱水位信號自動補給。為抑制冷卻劑在堆芯的輻照分解，控制分解氧的含量，需要由容積控制箱向rcp系統冷卻劑中