核电站320教材 反应堆水池和乏燃料水池冷却和处理系统(PTR)

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1、反应堆水池和乏燃料水池冷却和处理系统(PTR)5.1.1 系统的功能PTR 系统对反应堆水池和乏燃料水池进行冷却、净化、充水和排水。 1冷却功能(1) 系统冷却乏燃料水池中的燃料元件，导出其剩余释热；(2) 机组在换料或停堆检修,RRA系统不可用，且一回路已经打开的情况下， PTR系统作为RRA系统的应急备用，冷却堆芯，导出其余热。2净化功能(1) 净化去除乏燃料水池中的裂变产物和腐蚀产物，限制乏燃料水池的放射 性水平；(2) 过滤清除反应堆水池和乏燃料水池水中的悬浮物，以保持水中良好的能 见度。3充、排水功能(1) 系统向反应堆水池和乏燃料水池充以硼浓度为2100卩g/g的硼水，使水 池有足

2、够的水层，为操作人员提供良好的生物防护；(2) 保证乏燃料处于次临界状态；(3) 实施除乏燃料贮存池外其它水池的排水。 4为安全注入系统和安全壳喷淋系统贮存必要的硼水。5.1.2 系统的组成系统由反应堆水池、乏燃料水池、换料水箱和它们所连结的冷却、净化、充 水和排水回路组成。系统流程如图 5.1 所示。图 5.1 反应堆水池和乏燃料水池冷却和处理系统流程简图1反应堆水池反应堆水池位于反应堆厂房内，池面标高为20m，总水容积为1310m3。它分为 两个部分：(1) 换料腔(或称为堆腔)，该水池位于反应堆压力容器的正上方，池底标 高为10.862m，容积为520m3；(2) 堆内构件贮存池,该水池

3、与换料腔相连，池底标高为7.5m,容积为790m3。 这两个水池之间用气密封挡板隔开，可单独进行充排水。机组正常运行时，反应堆水池是不充水的。只有在换料，反应堆压力容器封头需要打开的情况下，反应堆水池才予充水。 水池满水的水位标高为 19.5m。2乏燃料水池乏燃料水池位于燃料厂房内，池面标高也是20m，总水容积为1800m3，它分 为四个部分:(1) 燃料输送池：水容积为235m3,池底标高为7.5m，池底有一个连接燃料厂 房和反应堆厂房堆内构件贮存池的传递通道，乏燃料由换料机从反应堆吊出后， 由运输小车将其穿过传递通道,送入燃料输送池。通道在燃料输送池侧设有一个闸阀,可将通道隔离,在堆内构件

4、贮存池侧由 盲板法兰将其隔离。正常运行时,通道是隔离的,换料时才打开。(2) 乏燃料贮存池：水容积为1326m3，池底标高为7.5m。它可以存放13/3 个堆芯的燃料组件,这些燃料组件被分放在 20个格架内。其中,有五个格架各 存放30个燃料组件,有十五个格架各存放36个燃料组件,总共可存放690个燃 料组件。另外还备有一个可存放 5 个破损燃料组件的格架。该池只要有乏燃料就 必须充满水,且维持正常水位；(3) 乏燃料装卸罐贮存池：水容积为230m3,池底标高为7.26m,乏燃料在该 池被装入运输用的铅罐内；以上三个水池彼此相通,并用气密闸门隔离。三水池满水的水位标高亦为 19.5m。(4)

5、燃料输送罐冲洗池：与乏燃料装卸罐贮存池相邻,但不相通,池底标高 为14.25m，燃料输送罐在该池内进行冲洗。3换料水箱换料水箱(PTR001BA)被安装在反应堆厂房外面，四周设有钢筋混凝土围墙， 围墙可在事故情况下包容水箱的水容量。水箱箱底标高为1.02m。换料水箱在机组出现失水事故情况下为反应堆提供应急水源。反应堆换料时 换料水箱可实现反应堆水池的充水和排水。失水事故时，换料水箱可同时提供两 台高压安注泵、两台低压安注泵和两台安全壳喷淋泵运行 20 分钟的水容量。水 箱总水容积为1692m3,有效水容积不小于1600m3,硼水的硼浓度为2100100卩g/g。换料水箱由反应堆硼和水补给系统提

6、供初始充水和补水。在水箱顶部设有排 气管，在上部15.95m处设有溢流管。EAS系统提供冷却，使其水温最高不超过 60 C。为防止水箱中产生硼结晶,水箱内设有六组电加热器,在冬季,可使水箱中 的水温维持在7C至13C。4反应堆水池的充水、排水、冷却和净化回路(1) 充水回路换料水箱的水可以用 PTR001 或 002PO 充入反应堆水池，在反应堆压力容器 打开以后，也可以利用安全注入系统低压安注泵通过环路向反应堆水池充水。(2) 排水回路大修卸料后，可以用RRA001、002PO, PTR002及005PO将反应堆水池的水排 回到换料水箱，最后通过地漏将水排尽(到核岛排气和疏水系统)；装料后，

7、只能用PTR002及005PO排水，最后也用地漏将水排尽。(3) 冷却回路 正常情况下，反应堆水池的水是由余热排出系统来冷却的。在反应堆停堆换料, 一回路已经打开，余热排出系统不可用的情况下，则由PTR系统的偶数系列 (PTR002PO和002RF)应急冷却反应堆水池。(4) 净化回路 在反应堆压力容器开盖及水池充水的过程中，反应堆水池的水是通过余热排出系统送至化容系统或硼回收系统的净化单元去净化的；反应堆水池满水后，水 池中的水则改用PTR005PO去进行循环过滤。回路中的两台过滤器PTR003和004FI 为两台机组共用。5乏燃料水池的充水、排水、冷却和净化回路(1) 充水回路换料水箱的水

8、借助于 PTR001 或 002PO 充入燃料输送池、乏燃料贮存池和乏 燃料装卸罐贮存池。(2) 排水回路 乏燃料贮存池的水一般不能被排掉。必要时(如检修)，可使用临时接管和 一台潜水泵进行特殊情况下的排空。燃料输送池和乏燃料装卸罐贮存池的水一般 通过PTR001或002P0排向换料水箱，也可以排向核岛排气和疏水系统。(3) 冷却回路燃料输送池、乏燃料贮存池和乏燃料装卸罐贮存池的水用PTR001或002RF 冷却，冷源是设备冷却水。冷却后的水返回到各水池。两套冷却管线中的任何一条都能保证对上述三个水池的冷却能力和作为余 热排出系统的应急备。两项操作同时进行时，只有偶数系列管线可作为余热排出 系

9、统的应急备用。(4) 净化回路冷却流量的一部分经PTR001或002PO出口旁路被送入PTROO1FI、OO1DE和 002FI实现净化。设计净化流量为60m3/h，最大不超过65ms/h。PTR001FI用来过 滤直径大于5p m的悬浮颗粒，PTR002FI则阻止离子交换树脂进入冷却系统。6反应堆水池和乏燃料水池表面撇沫回路(1) 反应堆水池表面撇沫回路反应堆水池的水经水箱PTR002BA进入PTR004PO，该泵将水送到PTR005PO 的吸入口，经PTR005PO增压后，水通过并联设置的两台过滤器PTR003和004FI 过滤后返回反应堆水池。PTR002BA使PTR004PO有足够的吸

10、入压头。开始阶段PTR004PO由手动控制启 动，当回路充满水并到达PTR005PO吸入口时，PTR004PO即可停止运行。撇沫操作只有在需要提高水的纯度和透明度时才进行，撇沫器在机组正常运 行时被存放在反应堆厂房大厅内。(2) 乏燃料水池表面撇沫回路乏燃料水池中的水经固定在池壁的撇沫器进入PTR003PO，再经PTR005FI过 滤后返回乏燃料水池。回路的设计净化流量为 5m3/h。5.1.3 系统及主要设备特性1PTR 系统特性考虑到输水操作的特点,PTR系统所有的泵(PTROO1005P0)均为就地操作， 另外，为了防止输水过程中可能的操作失误，出现“跑水”，PTR系统所有阀门 均为手动

11、控制。2主要设备特性 以下以一号机组为例。(1)换料水箱PTR001BA 换料水箱特性如下：11.82200100水箱咼度m正常水温，C717.9440总水容积，m3最咼水温，C601692可利用水容积，m3电加热元件，kW6 X160012(2) 反应堆水池撇沫贮水罐 PTR002BA这是一个很小的贮水容器，其最大外径为0.15m,最大高度为0.49m，最大 工作温度为60C。(3) 冷却循环泵 PTR001、002PO 两台冷却循环泵不是对称排列的，而是前后排列。其最小吸入压头为0.08MPa.g,正常流量为360ms/h (冷却乏燃料水池时)或300ms/h (作RRA系统 备用时)。泵

12、电机电压为 380V。(4) 乏燃料水池撇沫泵 PTR003PO乏燃料水池撇沫泵是卧式离心泵，其最小吸入压头为0.1MPa，额定流量为 5m3/h，总扬程为32m水柱。电机电压为380V。(5) 反应堆水池撇沫泵PTR004PO卧式离心泵PTR004PO额定流量为6m3/h，最小吸入压力为5MPa，总扬程为 20m 水柱。最高工作温度为 60C。(6) 反应堆水池净化泵 PTR005PO卧式离心泵PTR005PO额定流量为100m3/h，最小吸入压头为0.15MPa，总扬 程为42m水柱。电压为380V。(7) 冷却水热交换器 PTR001、002RF 两台卧式列管热交换器运行参数如下：流量，

13、ms/h 进口温度，C 出口温度，C 热负荷，MW 进口压力，MPa.g 最大压降，MPa管外（RRI侧）45035423.580.700.15管内（PTR侧）3005039.50.750.05(8) 乏燃料水池净化过滤器PTR001和002FI、反应堆水池过滤器PTR003和 004FI以及乏燃料水池浮沫过滤器PTR005FI。PTR003 和 004FI 为两个机组共用。 PTR001005FI 运行参数如下：PTR001、 002FIPTR003、 004FIPTR005FI0.750.756550 （额定值）5/25559898980.250.250.2520202.2(9) 混床除盐

14、器 PTR001DEPTR 系统混床除盐器中，阴离子交换树脂(强碱，季铵 1 型)和阳离子交换 树脂(强酸，氢型磺酸)交换容量大致相等。其最大工作压力为0.8MPa.g，最 高工作温度为60C。5.1.4 系统的运行1系统的正常运行对于反应堆水池，在反应堆维修或换料的情况下，反应堆堆芯的剩余释热由 余热排出系统的正常运行带出；对于乏燃料水池，正常运行时按贮存 10/3 个堆芯考虑。只要贮有乏燃料， 就必须投入一台冷却循环泵和一台热交换器，以300ms/h的流量保证其冷却，并 以 60m3/h 的流量用于净化。冷却和净化的操作都是连续进行的。2特殊稳态运行 对于反应堆水池，当一回路处于打开状态(

15、压力容器封头、蒸汽发生器或稳 压器人孔打开)且一回路水温低于70C时，如果RRA系统不可用，PTR系统偶数 系列将作为RRA系统的应急备用，代其冷却堆芯。此时冷却流量为300m3/h，可 带出3.58MW的热负荷。对于乏燃料水池，在反应堆压力容器要进行检查时，将按贮存 13/3 个堆芯 来考虑，须带出的剩余释热最高可达7.22MW。此时需投入两台冷却循环泵和两 台热交换器，冷却流量限止在600m3/h。为保证乏燃料水池水温不超过60C，设 备冷却水流量将达到 450m3/h。3事故情况下运行(1) RRI 系统失效在这种情况下，为了保证热交换器的冷源，可及时将RRI系统切换到另外一 条管线。在

16、失水事故时， RRI 系统通向本系统的配水管线将自动隔离。此时，就要切 换到另一机组的一条RRI冷却管线。(2) 冷却循环泵失效在冷却循环泵失效后，乏燃料贮存池的水温将逐渐上升。在贮有 10/3 个堆 芯的最高释热情况下，约13个小时，水温就可从50C上升至80C，约21.5个 小时，水温就可从50C上升至100C，达到水的沸点；在贮有13/3个堆芯的最 高释热情况下，约3个小时，水温就可从65C上升至80C，约7.5个小时，水 温就可从65C上升至100C。因此，在这种情况下，一定要采取措施，使在7 小时内恢复泵的功能。当水池中的水温超过70C时，将出现报警信号。(3) 冷却循环泵失去电源 在此情况下，需将冷却回路切换至备用管线。(4) 热交换器失效如果热交换器下游通向水池的输水管路上的温度报警装置动作(t45C)，说明热交换器失效。此时亦需将冷却回路切换至备用管线，并将事故热交换器隔 离。(5) 失水事故 失水事故发生后，要立即打开相应阀门，开通安全注入管线和安全壳喷淋管 线，使两台高压安注泵、两台低压安注泵和两台安全喷淋泵将换料水箱的贮水同 时注入一回路和喷淋管线，约 20 分钟后，当换料水箱水位达 3.12m 时，低压安 注泵和安全喷淋泵将自动切换到安全壳集水坑取水，进入安全壳地坑再循环阶段。