2压水堆核电站的厂房布置及安全

核电厂系统与设备陆万鹏山东建筑大学热能工程学院第二章压水堆核电厂第二章压水堆核电厂简介第二章压水堆核电厂第二章压水堆核电厂2.1压水堆核电厂概述2.2核电厂的总体及厂房布置2.3核电厂的主要厂房设施2.4核电厂设备安全功能及分级2.5核电厂的设计原则第二章压水堆核电厂重点讲解压水堆核电厂的三个回路包容一、二回路的厂房显示主要厂房：安全壳，汽轮机厂房，辅助厂房；燃料厂房显示主要设备：反应堆，主泵，蒸汽发生器，汽轮机T形布置及L形布置循环水系统开式；采用冷却塔的循环水系统设计原则多道屏障纵深防御单一故障准则抗拒自然灾害的功能辐射计量标准第二章压水堆核电厂2.1压水堆核电厂概述核电厂是利用核能生产电能的电厂，主要由核岛和常规岛组成。核岛核岛是利用核能生产蒸汽的部分，是利用核能生产蒸汽的部分，主要包括一回路系统，以及为支持一回路系统正常运行和保证反应堆安全而设置的辅助系统。压水堆核电站核岛中的四大部件是蒸汽蒸汽发生器、稳压器、主泵和堆芯发生器、稳压器、主泵和堆芯。常规岛常规岛是用蒸汽生产电能的部分，是用蒸汽生产电能的部分，主要包括汽轮机组及二回路系统，其形式与常规火电厂类似。二回路系统由汽轮机发电机组、冷凝器、凝结水泵、给水加热器、除氧器、给水泵、汽水分离再热器等设备组成。第二章压水堆核电厂压水堆核电厂原理水水压力容器压力容器稳压器稳压器主泵主泵主管道主管道蒸发器蒸发器汽轮机汽轮机发电机发电机凝汽器凝汽器输配电输配电二回路一回路一回路基本参数基本参数：：一回路：压力一回路：压力154bar154bar，高压水；，高压水；二回路：压力二回路：压力~55bar~55bar，饱和蒸汽。，饱和蒸汽。蒸汽蒸汽第二章压水堆核电厂压水堆核电站原理图（间接循环）压水堆核电站原理图（间接循环）第二章压水堆核电厂第二章压水堆核电厂压水堆核电厂发电流程第二章压水堆核电厂核岛系统一回路系统一回路系统由反应堆、主泵、稳压器、蒸汽发生器和相应管道组成反应堆外壳是一个耐高压容器，通常称为压力容器或压力壳，其内安装着由许多核燃料组件构成的堆芯。反应堆冷却剂系统一般有2～4条并联在反应堆压力容器上的封闭环路；每个环路有一台主泵和一台蒸汽发生器。整个一回路系统设有一台稳压器，用于压力调节和压力保护。环路管道中，热段：反应堆压力容器出口和蒸汽发生器入口之间；冷段：主泵和压力容器入口之间；过渡段蒸汽发生器与主泵之间。第二章压水堆核电厂四环路第二章压水堆核电厂安全和辅助系统安全和辅助系统（按功能分3类）专设安全系统:在反应堆发生大量失水事故时可以自动投入，阻止事故的进一步扩大，保护反应堆的安全，同时防止放射性物质向大气环境扩散。包括安全注入系统、安全壳喷淋系统、辅助给水系统和安全壳隔离系统。核辅助系统:保证反应堆和一回路正常启动、运行和停堆。包括化学和容积控制系统、硼和水补给系统、余热排出系统、反应堆和乏燃料水池冷却和处理系统、设备冷却水系统等。三废处理系统:回收和处理放射性废物以保护和监视环境。包括废液处理系统、废气处理系统和固体废物处理系统。第二章压水堆核电厂常规岛系统常规岛系统可划分为汽轮机回路、循环冷却水系统和电气系统三大部分。汽轮机回路：主要设备有汽轮机、汽水分离再热器、冷凝器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、主给水泵和高压加热器等。这个循环回路的流程原理与火力发电厂基本相同。循环水冷却回路：亦称三回路，其主要功用是向冷凝器供给冷却水，确保汽轮机冷凝器的有效冷却。电气系统：电气系统包括发电机、励磁机、主变压器、厂用变压器等。第二章压水堆核电厂压水堆与沸水堆比较压水堆与沸水堆比较压水堆：一回路系统的冷却剂与汽轮机回路工质是完全隔离的，这就是所谓的“间接循环”。采用间接循环具有使二回路系统免受放射性玷污的优点。与沸水堆核电厂相比，增加了蒸汽发生器。压水堆体积较小和控制要求简单等因素可以弥补这一不足。沸水堆：将冷却水在堆芯沸腾直接推动蒸汽轮机，可以有效降低堆芯工作压力。为了获得与压水堆同样的蒸汽温度，沸水堆堆芯只需加压到堆芯工作压力7MPa左右，仅为压水堆堆芯工作压力的一半。这使系统得到极大地简化，能显著地降低投资。第二章压水堆核电厂循环水系统循环水系统主要用来为凝汽器提供凝结汽轮机乏汽的冷却水，分为开式供水和闭式供水。开式供水：是指以江河湖海为水源，冷却水一次通过，不重复使用。闭式供水：把由凝汽器排出的水，经过冷却降温之后，再用循环水泵送回凝汽器入口重复使用。开式供水特点：进水水温低，利于机组经济运行系统简单，投资较低易造成“热污染”核电站循环水量大，水泵是大流量低扬程泵，为了防止回流，凝汽器的安装标高要高于海水平面和循环水泵。第二章压水堆核电厂闭式供水第二章压水堆核电厂第二章压水堆核电厂第二章压水堆核电厂第二章压水堆核电厂占地面积小；使用于远离水源或者水源不足的电厂；冷却塔造价高。第二章压水堆核电厂槽式配水第二章压水堆核电厂第二章压水堆核电厂第二章压水堆核电厂收水器（冷却塔内部）收水器（冷却塔内部）波型收水器，收水效果极佳，能最大限度地回波型收水器，收水效果极佳，能最大限度地回收空气的水滴，减少对环境的影响。用收空气的水滴，减少对环境的影响。用PPPP支支架和架和PVCPVC挤拉成型制造工艺，具有收水率高挤拉成型制造工艺，具有收水率高（可按用户要求配置）、气流阻力小、阻燃性（可按用户要求配置）、气流阻力小、阻燃性好、且强度高、刚度好、抗腐蚀、安装维护方好、且强度高、刚度好、抗腐蚀、安装维护方便、使用寿命长（便、使用寿命长（2020年）等优点。年）等优点。第二章压水堆核电厂第二章压水堆核电厂第二章压水堆核电厂第二章压水堆核电厂第二章压水堆核电厂第二章压水堆核电厂改造前的进风状况（迎风面，侧风面）改造后的进风状况第二章压水堆核电厂核电厂电气系统在电厂正常功率运行在电厂正常功率运行时，发电机发出的电时，发电机发出的电能大部分升压至外网能大部分升压至外网电压输送给用户。同电压输送给用户。同时，满足厂用电。时，满足厂用电。当发电机停机时，则当发电机停机时，则由外部电网经启动变由外部电网经启动变压器供厂用电。压器供厂用电。当外网和发电机组都当外网和发电机组都不能供电时，则由柴不能供电时，则由柴油发电机组向安全母油发电机组向安全母线供电。线供电。发电机和输配电系统的主要设备有发电机、励磁机、变压器、开关站和柴油发电机组等组成。第二章压水堆核电厂2.2核电厂总体及厂房布置11核电厂本身的放射特性核电厂本身的放射特性22厂址的自然条件和技术要求厂址的自然条件和技术要求33辐射安全要求辐射安全要求44总平面布置总平面布置第二章压水堆核电厂11核电厂放射特性核电厂放射特性核反应堆是一个强大的放射源，堆内放射性的总量与功率成正比。正常运行时放射性的排放量：反应堆燃料棒运行时的破损率、反应堆冷却剂系统的泄漏率和放射性废物处理系统的净化能力等决定。如果放射性废气放射性废气排放量很大，电厂就不宜建在城镇居民中心附近。如果放射性废水放射性废水排放量很大，电厂废水就不能直接向江河湖海中排放。第二章压水堆核电厂22厂址的自然条件和技术要求厂址的自然条件和技术要求地震：地震：厂区地震条件是确保核电厂安全的重要条件，厂址尽可能厂区地震条件是确保核电厂安全的重要条件，厂址尽可能选在地震烈度低的地区，厂址的地震基本烈度一般不大于选在地震烈度低的地区，厂址的地震基本烈度一般不大于77度度（一般应避免在设计烈度高于（一般应避免在设计烈度高于99度（度（7.57.5级）的地区建厂）。级）的地区建厂）。洪水：洪水：厂址位于内湖或海滩附近时，应确定由湖震或海啸可能造厂址位于内湖或海滩附近时，应确定由湖震或海啸可能造成的最大洪水。成的最大洪水。通风：通风：要求气流畅通，有利于放射性废气的稀释扩散。要求气流畅通，有利于放射性废气的稀释扩散。水源：水源：核电厂冷却水量大于相同容量的火电厂。核电厂冷却水量大于相同容量的火电厂。水源和水文，保水源和水文，保证足够且可靠的冷却水是电厂运行证足够且可靠的冷却水是电厂运行最基本的技术条件最基本的技术条件，一般要求，一般要求百年一遇最小流量也能满足电厂正常运行的要求。百年一遇最小流量也能满足电厂正常运行的要求。交通：交通：建在铁路、公路或水路等交通运输方便的地方，便于运输；建在铁路、公路或水路等交通运输方便的地方，便于运输；输电：输电：应尽可能接近负荷中心，以减少输电投资和线路能量损失。应尽可能接近负荷中心，以减少输电投资和线路能量损失。安全：安全：应避免选在应避免选在机场机场或生产或生产爆炸或有毒化学产品的工厂爆炸或有毒化学产品的工厂附近，附近，距离应不小于距离应不小于88公里。公里。第二章压水堆核电厂第二章压水堆核电厂核电站选址第二章压水堆核电厂33辐射安全要求辐射安全要求辐射安全应符合国家环境保护、辐射防护等法规和标准的要求：正常运行时按“放射防护规定”对附近居民的剂量限值为每年全身5mSv(毫希沃特)。核电厂设置在非居住区：一方面是为了能控制周围土地的使用和防止厂外人为事故干扰电厂的正常运行；另一方面是在事故情况下，可保障邻近居民的安全隔离。厂址周围的人口密度和分布（国际原子能机构的标准），（国际原子能机构的标准），本限制随着核电技术的成熟，已不再重要本限制随着核电技术的成熟，已不再重要。第二章压水堆核电厂44核电厂总平面布置核电厂总平面布置(1)(1)总平面布置设计原则总平面布置设计原则合理区分放射性与非放射性的建筑物，使净区和脏区严格分开，脏区尽可能置于主导风向的下风侧，以减少放射性污染。满足核电厂生产工艺流程要求，便于设备运输，减少厂区管线的迂回和纵横交叉。反应堆厂房、辅助厂房和燃料厂房，都应设在同一基岩的基垫层上，防止因厂房承载或地震所产生的沉降差异而造成管线断裂。厂房布置以反应堆厂房为中心，辅助厂房，燃料贮存厂房，主控制楼和应急柴油发电机厂房均环绕在反应堆厂房周围。对于双单元核电厂也可采用对称布置，并共用部分辅助厂房。第二章压水堆核电厂(2)(2)核电厂厂房划分核电厂厂房划分核心区：核心区：由核岛和常规岛组成，包括反应堆厂房，辅助厂房，燃料贮存厂房，主控制室，应急柴油发电机厂房，汽轮发电机厂房等。三废区：三废区：主要由废液贮存、处理厂房，固化厂房，弱放废物库，固体废物贮存库，特种洗衣房和特种汽车库等组成。供排水区：供排水区：主要有循环水泵房，输水隧洞，排水渠道，淡水净化处理车间，消防站，高压消防泵房，排水泵房等组成。动力供应区：动力供应区：主要由冷冻机站，压缩空气及液氮贮存气化站，辅助锅炉房等组成。检修及仓库区：检修及仓库区：包括检修车间，材料仓库，设备综合仓库及危险品仓库等。厂前区：厂前区：电厂行政办公大楼及汽车、消防、保安及生活服务设施。第二章压水堆核电厂核岛厂房核岛厂房核岛厂房核岛厂房主要有主要有反应堆厂房，辅助厂房，燃料厂房，主控反应堆厂房，辅助厂房，燃料厂房，主控制室制室等，由于它们之间的工艺流程和功能紧密相关，因等，由于它们之间的工艺流程和功能紧密相关，因此，必须组成以反应堆厂房为核心的建筑群。此，必须组成以反应堆厂房为核心的建筑群。要合理分区，布置紧凑，缩短工艺管线，节约用地。要合理分区，布置紧凑，缩短工艺管线，节约用地。一台一台600600--900900ＭＷ机组核岛各厂房组合后的占地面积约ＭＷ机组核岛各厂房组合后的占地面积约80008000--10000m10000m22。。核岛厂房与汽轮机房的相对位置有二种形式核岛厂房与汽轮机房的相对位置有二种形式：：LL形布置和形布置和TT形布置形布置。。第二章压水堆核电厂LL形布置形布置L布置方法用地紧凑，当几个单元机组并列时，汽机房可合在一起，以减少汽机房内重型吊车台数。若端部再接维修车间，则设备检修更为方便。在汽机房与核岛厂房之间需设置防止汽轮机飞车时叶片对安全壳冲击的屏障。第二章压水堆核电厂TT形