核电站主蒸汽系统
核电站工作原理
核电站工作原理核电站是利用核裂变或者核聚变产生热能，通过蒸汽轮机发电的设施。
下面将详细介绍核电站的工作原理。
一、核裂变反应1.1 核裂变反应的过程核裂变是指重核素被中子撞击后分裂成两个或者更多的轻核素的过程。
在核反应堆中，铀-235是最常用的裂变材料。
1.2 裂变链反应当铀-235被中子撞击后分裂成两个轻核素和几个中子，这些中子再继续撞击其他铀-235核素，形成裂变链反应。
1.3 产生热能核裂变过程中释放出大量的热能，这些热能被用来加热水，产生蒸汽，驱动蒸汽轮机发电。
二、蒸汽轮机发电2.1 蒸汽轮机的工作原理核电站中的蒸汽轮机利用高温高压的蒸汽驱动涡轮转动，涡轮与发机电相连，通过转动产生电能。
2.2 蒸汽循环系统核电站中的蒸汽循环系统包括锅炉、汽轮机、凝汽器和冷却塔等设备，通过循环输送蒸汽来产生电能。
2.3 发机电工作原理发机电是将涡轮的机械能转化为电能的设备，通过磁场和导线的相互作用来产生电流。
三、核废料处理3.1 核废料的分类核电站产生的核废料主要包括高放射性废料、中放射性废料和低放射性废料，需要进行分类和处理。
3.2 核废料的处理方法核废料处理方法包括固化、贮存、转运和处置等步骤，确保核废料的安全处理和处置。
3.3 核废料的长期影响核废料的长期影响包括辐射泄漏、环境污染和人类健康风险等问题，需要采取有效措施进行监测和管理。
四、核电站的安全措施4.1 核反应堆的安全设计核电站的核反应堆采取多重安全措施，包括反应堆本身的设计、控制系统和安全壳等，确保核反应的安全性。
4.2 辐射监测和应急预案核电站配备辐射监测系统和应急预案，一旦发生事故能够及时采取措施保护周围环境和人员安全。
4.3 安全培训和演练核电站对员工进行定期的安全培训和演练，提高员工的应急反应能力和安全意识，确保核电站的安全运行。
五、核电站的环保效益5.1 低碳排放核电站是清洁能源之一，不产生二氧化碳等温室气体，对减少碳排放具有重要意义。
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56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
核电站主蒸汽系统
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
核电厂二回路热力系统
8.3.3 疏水系统
加热蒸汽在加热器或管道内的凝结水称为疏水。这里讲的 疏水指加热器壳侧的凝结水。疏水方式有采用逐级自流的连接 系统、采用疏水泵的连接系统和疏水冷却器系统。 1、逐级自流疏水系统
表面式加热器的疏水利用相邻 加热器之间的压力差，将抽汽压 力较高的加热器内的疏水逐级自 流至相邻压力较低的一级加热器 中，这样的疏水系统称为逐级自 流疏水系统。 对一个全部采用逐级自流的疏 水系统，高压加热器逐级自流疏 水至除氧器；对于除氧器前面几 级低加加热器，疏水最终导入凝 汽器。
这种自流疏水系统，不增添任何设备，系统简单，但经济 性差。这是由于从较高压力的加热器的疏水流到较低压力的加 热器时，部分闪蒸蒸汽就排挤了一部分低压加热蒸汽，即减少
了汽轮机的较低压力抽汽量。若保持汽轮机功率不变，势必增
加凝汽循环发电量，最后增加了在凝汽器中的热损失。同时，
疏水经过最后一级加热器排入凝汽器，热量被循环水带走，从
8.3.2 抽气系统
各级低压加热器的蒸汽来自低压缸抽汽。在从低压缸通 往加热器的抽汽管道上装有逆止阀和隔离阀，逆止阀的位置 尽量靠近抽汽口，以减少中间容积，防止汽轮机甩负荷时蒸 汽或水倒流入汽轮机；隔离阀位置靠近加热器端，防止加热 器传热管破裂或疏水受堵造或壳侧满水时倒流入抽汽管道。 大亚湾核电厂二回路一、二级低压加热器直接布置在凝 汽器喉部，这样大大缩短了抽汽管道长度，减小了湿汽容积， 降低了汽轮机超速的危险性，所以这种情况下抽汽管道上不 装逆止阀和安全阀。 用于高压加热器的抽汽来自高压缸，抽汽管线上设有逆 止阀和隔离阀，设置原则与上述低压加热器的相同。
新蒸汽
汽水分离再热器A 高压缸 汽水分离再热器B
No.1 No.2 No.3
除氧器
7B
某核电厂主蒸汽系统差异分析
某核电厂主蒸汽系统差异分析核电厂主蒸汽系统是核电厂的核心部分之一，它负责将核反应堆中产生的高温高压蒸汽转化为电能。
不同核电厂的主蒸汽系统可能存在一些差异，本文将对某核电厂的主蒸汽系统进行分析。
某核电厂主蒸汽系统由核反应堆、主蒸汽管道、主蒸汽再热器、主蒸汽汽轮机和凝汽器等组成。
核反应堆是主蒸汽系统的原始来源，它通过核反应产生高温高压蒸汽，进而驱动汽轮机发电。
某核电厂的核反应堆采用压水堆反应堆，其工作原理是利用铀核的裂变产生大量热能，将水加热为高温高压蒸汽。
主蒸汽管道是将核反应堆中的蒸汽输出至主蒸汽再热器的管道，由于核反应堆产生的蒸汽温度和压力较高，因此主蒸汽管道需要具备较高的耐压能力和密封性。
某核电厂的主蒸汽管道采用了优质的高温合金材料，以确保安全可靠地输送核反应堆产生的蒸汽。
主蒸汽再热器是主蒸汽系统中的关键部件之一，它通过将一部分主蒸汽重新加热，进一步提高蒸汽的温度和压力，以提高汽轮机的发电效率。
某核电厂的主蒸汽再热器采用了高效的板式换热器，具有换热效率高、结构紧凑、重量轻等优点，可以有效地将主蒸汽的热能传递给再热蒸汽。
主蒸汽汽轮机是核电厂主蒸汽系统的核心设备之一，它通过接收高温高压的蒸汽并转化为机械能，进而驱动发电机发电。
某核电厂的主蒸汽汽轮机采用了多级汽轮机，每个级别都有自己的转子和定子，通过级联排列，可以使蒸汽在不同级别上逐步膨胀，从而提高发电效率。
某核电厂的主蒸汽汽轮机还配备有高效的凝汽器，用于将汽轮机排出的低压蒸汽冷凝成水，并回收蒸汽中的热能。
某核电厂的主蒸汽系统包括核反应堆、主蒸汽管道、主蒸汽再热器、主蒸汽汽轮机和凝汽器等组成，每个部件都扮演着重要的角色。
这些差异分析的目的在于深入了解某核电厂主蒸汽系统的特点和性能，并为核电厂的安全运行和发电效率提供参考。
核电站主蒸汽系统
核电站主蒸汽系统
▪ 正常运行过程中的疏水主要由管道中蒸汽冷凝或蒸 汽的湿度产生。影响系统中形成疏水和各疏水集管 中的疏水量的因素包括以下几项：
• 保温效率 • 系统压降，随着机组的老化而增加 • 汽轮机中的机械和热力性能降低，随着设备的老化
核电站主蒸汽系统
1.2 系统描述
▪ 主蒸汽系统主要由管道、阀门和相关仪表 组成。主蒸汽系统管道和部件主要布置于 汽机房内，包括从蒸汽发生器出口到主汽 阀之间的主蒸汽管道以及与连接到汽轮机 上的主蒸汽管道相连的设备和管道。
核电站主蒸汽系统
主蒸汽系统参数
名称 主蒸汽额定流量 主蒸汽压力／温度 汽机旁路额定流量 MSR壳侧额定流量(冷再热) MSR再热器管侧额定流量 至汽机轴封主蒸汽流量 至VYS的主蒸汽流量 至7号加热器的抽汽量 管道设计压力／温度
核电站主蒸汽系统
1.4 仪表和控制
1）疏水集管液位计
▪ 在主蒸汽和抽汽疏水集管上配备液位测量仪表。对于各 疏水集管，一个水位通道提供输入信号用于控制、报警 和指示。安装在疏水集管上的一只水位变送器提供水位 控制，用于排除来自该疏水集管的凝结水并通过降低汽 机进水的可能性来支持电站运行。各水位变送器的量程 涵盖相关疏水集管正常的水位控制范围。
至6号加热器的抽汽量 管道设计压力／温度
至5号除氧器的抽汽量 管道设计压力／温度
参数 6799t/h 5.38MPa/268.6℃ 2719.6t/h 4510.7t/h 324.5 t/h (一级)/182.7 t/h (二级) 13.4 t/h 待定 390.96 t/h 3.134MPa/238℃ 333.33 t/h 1.847MPa/211℃ 420.859 t/h 核电站主1蒸.0汽6系2M统 Pa
核电站主设备结构及工作原理概述
核电站主设备结构及工作原理概述核电站的主要设备包括核反应堆、蒸汽发生器、汽轮机和发电机。
其工作原理是利用核裂变反应产生的热能来驱动蒸汽发生器产生高温高压的蒸汽，然后通过汽轮机和发电机将蒸汽的热能转化为电能。
核反应堆是核电站的核心设备，它通过控制核裂变反应来产生热能。
核燃料棒中的核燃料在受到中子轰击后发生核裂变，释放出大量热能。
通过控制核反应堆中的中子流量和燃料的放置位置，可以调节核反应堆产生的热能。
蒸汽发生器是核电站中的重要设备，它通常与核反应堆紧密相连，通过核反应堆释放的热能来加热其中的水，产生高温高压的蒸汽。
这些蒸汽会被输送到汽轮机中，驱动汽轮机转动。
汽轮机是由叶片转子组成的装置，其工作原理类似于蒸汽机。
高温高压的蒸汽进入汽轮机后，会使叶片转子旋转，转动过程中的动能会被转化为机械能。
最后，汽轮机会驱动发电机转动，将机械能转化为电能。
发电机是核电站中的电能转化设备，其工作原理是通过电磁感应现象将汽轮机产生的机械能转化为交流电能。
这样，核电站中产生的热能最终被转化为电能，供应给城市和工业使用。
总的来说，核电站的主要设备结构包括核反应堆、蒸汽发生器、汽轮机和发电机，它们之间通过热能转化和电能转化的方式相互配合，最终实现了核能资源的有效利用，为社会提供清洁能源。
核电站是一种能够将核能资源转化为电能的设施，是当今世界上最为关键的能源供应形式之一。
核电站的主要设备通过精密的协调工作，达到高效地能量转换。
以下将详细介绍核电站主设备的工作原理和结构，并分析核电站在电能生产中的重要作用。
首先，核反应堆是核电站的核心设备，其结构一般由包含燃料棒的反应堆压力容器、控制系统和反应堆冷却系统组成。
核反应堆内的燃料棒通常使用铀235等核裂变材料，当受到中子轰击后，会产生核裂变反应。
这些核裂变反应会释放出大量的热能，从而加热周围的原生水。
控制系统能够调节燃料棒的位置和中子通量，以维持核反应的稳定。
蒸汽发生器是核电站中的关键组件，其结构包括两个相互连接的容器，在其中热交换管道负责将核反应堆释放的热量传导给其周围的水。
核电厂二回路热力系统
不增加电耗，运行可靠，但增 却段，使进入加热器的凝结水或给水先被疏
设一台水一水热交换器，使投 资增加，多用于对经济性要求
水加热，疏水的温度降低后再排出加热器。 大亚湾核电厂二回路第四级低压加热器
就在管束最底部设有疏水冷却区，传热面积
高的大型机组中。
占总传热面积的5.7%。
大亚湾核电厂二回路有两级高压
8.3.2 抽气系统
各级低压加热器的蒸汽来自低压缸抽汽。在从低压缸通 往加热器的抽汽管道上装有逆止阀和隔离阀，逆止阀的位置 尽量靠近抽汽口，以减少中间容积，防止汽轮机甩负荷时蒸 汽或水倒流入汽轮机；隔离阀位置靠近加热器端，防止加热 器传热管破裂或疏水受堵造或壳侧满水时倒流入抽汽管道。
大亚湾核电厂二回路一、二级低压加热器直接布置在凝 汽器喉部，这样大大缩短了抽汽管道长度，减小了湿汽容积， 降低了汽轮机超速的危险性，所以这种情况下抽汽管道上不 装逆止阀和安全阀。
d＝5517.72×103kg/h／983.8×103 kWh＝5.61 kg/
kWh
现代大型常规火电厂的汽耗率一般为3.0 kg/ kWh左 右。
（3）热耗率
【热耗率】是指汽轮发电机组每发出1 KWh电能所需 要的热量。它反映电站所产热量的能级大小。
蒸汽发生器产生的新蒸汽单位质量所含的能量为 2773.1 kJ/kg，进入蒸汽发生器的给水所含能量为 967.62 kJ/kg，则其热耗率为：
2、疏水泵系统
疏水泵系统是将回热加热器
壳侧的疏水由疏水泵升压后送入
凝结水或给水管路中。
为了保证热经济性，疏水在与
主凝结水混合时必须最接近于可
逆过程，即使两者之间的温差尽
可能小。所以用疏水泵将疏水送
入加热器之后（按主凝结水流动
蒸汽发生器系统(SGS)
（2）非安全相关超压保护
SGS设置非安全相关的PORV，PORV为二次侧超压保护 提供纵深防御并防止安全阀（V030～V035）开启。
（1）蒸汽和给水的输送
SGS将具有一定温度的给水从MFWS输送至安全壳 内的蒸汽发生器，并将蒸汽发生器内产生的蒸汽输 送至MSS，再输送至汽轮机用于发电。
（2）连续运行
在功率运行期间，SGS（与RCS，FWS和MSS一起） 排出RCS产生的热量，并通过蒸汽发生器将热量传 至SGS。在二次侧水总装量正常运行范围内，SGS 进行可靠、稳定的给水流量控制，防止不必要的停 堆和停机。
（5）排污至蒸汽发生器排污系统（BDS）
在启动、停堆、正常功率运行工况和蒸汽发生器全 流量湿保养期间进行除氧与pH值控制工况时，SGS 对蒸汽发生器二次侧进行连续的排污，保证二次侧 工质满足化学要求。
（6）主蒸汽管线预热
SGS设置主蒸汽隔离阀旁路阀（V240），与MSIV 平行，并且先于MSIV开启以平衡蒸汽压力。启动工 况时，通过主蒸汽隔离阀旁路阀（V240）对蒸汽管 线逐渐地进行预热，限制蒸汽管线的热瞬态；并且 控制低温蒸汽管线管壁上蒸汽的凝结，避免发生水 锤。
（2）蒸汽发生器隔离
蒸汽管线破裂或给水管线破裂时，SGS与电站控制系统PLS、主蒸汽 系统MSS、主给水系统MFWS、启动给水系统SFWS共同作用防止超 过一个蒸汽发生器的快速喷放。
（3）给水隔离
各种事故情况下，保护和安全监测系统PMS发出给水隔离信号，对蒸 汽发生器主给水管线进行隔离，防止RCS过度冷却，保证安全停堆。
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主蒸汽母管接一路支管为汽轮机轴封系统(GSS)供 汽。辅助蒸汽系统在机组启动过程中向汽轮机轴封 提供蒸汽．机组启动后，随着负荷上升轴封汽源从 辅助蒸汽切换至主蒸汽供汽。主蒸汽至轴封供汽支 管设置电动阀，在轴封不采用主蒸汽作为汽源时将 主蒸汽与轴封系统隔离。
采用七级回热加热器系统，设置四级低压加热器，
主蒸汽系统主要由管道、阀门和相关仪表组成。主 蒸汽系统管道和部件主要布置于汽机房内，包括从 蒸汽发生器出口到主汽阀之间的主蒸汽管道以及与 连接到汽轮机上的主蒸汽管道相连的设备和管道。
名称 主蒸汽额定流量 主蒸汽压力／温度 汽机旁路额定流量 MSR壳侧额定流量(冷再热) MSR再热器管侧额定流量 至汽机轴封主蒸汽流量 至VYS的主蒸汽流量 至7号加热器的抽汽量 管道设计压力／温度
为了最大程度地减少汽轮机进水的可能性，在主蒸
汽管道可能聚集疏水的低位点设置疏水点，机组正 常运行时疏水由常规岛排汽、疏水和卸压系统(TDS) 母管排至凝汽器。疏水系统设置由用于连续导出疏 水的疏水器和用于自动疏水的气动疏水阀旁路组成。
气动疏水阀的开关通过疏水集管上的水位控制装 置来完成自动控制。为保护汽轮机，气动疏水阀 还会在汽机跳闸时联锁打开。在正常运行时，疏 水集管中的疏水由疏水器连续导出，在负荷瞬变 时疏水量的增加可能超出疏水器通流能力，此时 通过疏水集管上的水位控制联锁打开气动疏水阀， 排放多余的疏水。
至6号加热器的抽汽量 管道设计压力／温度
至5号除氧器的抽汽量 管道设计压力／温度
参数 6799t/h 5.38MPa/268.6℃ 2719.6t/h 4510.7t/h 324.5 t/h (一级)/182.7 t/h (二级) 13.4 t/h 待定 390.96 t/h 3.134MPa/238℃ 333.33 t/h 1.847MPa/211℃ 420.859 t/h 1.062MPa
至4号加热器的抽汽量 管道设计压力／温度
至3号加热器的抽汽量 管道设计的抽汽量 管道设计压力／温度
冷再热管道设计压力／温度 主蒸汽管道设计压力／温度 汽机旁路管道(阀前)设计压力／温 度 汽机旁路管道(阀后)设计压力／温 度
223.039 t/h 0.318MPa/171.8℃ 221.790 t/h 0.1MP/120℃ 164.518 t/h -101.3kPa/90℃ 317.653 t/h -101.3kPa/80℃ 1.15MPa/190℃ 8.17MPa/316℃ 8.17MPa/316℃
一个除氧器和两级高压加热器。各级加热器由汽机 的抽汽进行加热。第7级、第6级抽汽来自高压缸， 分别向7号和6号高压加热器提供蒸汽。第5级抽汽 来自冷再热管道并向除氧器提供蒸汽。第4、3、2、 1级抽汽来自低压缸，并分别向4号、3号、2号和1 号低压加热器提供蒸汽。1号和2号低压加热器位于 凝汽器喉部。
3）蒸汽发生器隔离
主蒸汽系统必须能够限制MSIV上游管线破口后蒸 汽发生器蒸汽排放。上述功能也能实现在主蒸汽 管线破口后自动中断蒸汽流量，或在蒸汽流量未 中断的情况下将流量限制在各用户支管可接受的 水平。
4）输送汽轮机抽汽
主蒸汽系统抽汽管线将汽轮机各级抽汽输送至相 应的给水加热器，用于正常运行期间的凝结水和 给水的加热。
从主蒸汽管道接一路支管至辅助蒸汽系统(ASS)， 为辅助蒸汽系统提供蒸汽。在下列情况下，辅助蒸 汽系统采用主蒸汽来汽作为供汽汽源：
• 机组启动过程中，主蒸汽参数达到要求后可以作为 启动锅炉辅汽汽源的补充。
• 汽机跳闸后采用主汽汽源维持除氧器压力。
主蒸汽至辅助蒸汽系统管道上的电动隔离阀、控 制装置和控制阀设置在辅助蒸汽系统中。由于第5 级抽汽参数与辅助蒸汽系统参数接近，因此从该 级抽汽管道接出一路支管作为辅助蒸汽母管暖管 汽源。保持辅助蒸汽系统母管在适当的温度，可 以减小汽轮机跳闸后辅助蒸汽汽源自动切换到主 蒸汽送汽时带来的热冲击。辅助蒸汽系统向除氧 器供汽，在启动过程中为除氧器预热凝结水。在 汽机跳闸后，主蒸汽通过辅助蒸汽的这条管道向 除氧器提供加热蒸汽。
4.0MPa/250.4℃
在电力生产过程中，主蒸汽系统将来自蒸汽发生 器的蒸汽送至主汽轮机系统 (MTS)。当主汽轮机 系统不可用时，通过旁路系统直接排至凝汽器。 主蒸汽系统与蒸汽发生器系统的分界在核岛的辅 助厂房外墙处，两条DN1050(暂定)主蒸汽管道与 相对应蒸汽发生器系统主蒸汽管道相连接，将主 蒸汽输送至靠近高压缸的主蒸汽母管。从该母管 通过四根独立的蒸汽管道、四组主汽阀联合组件 向高压缸供汽。主汽阀联合组件是主汽轮机系统 的组成部分。
1.1 系统功能
1)主蒸汽输送
主蒸汽系统将来自蒸汽发生器的蒸汽输送至主汽 轮机系统(MTS)，在正常运行时为汽水分离再热 器(MSR)提供二级再热蒸汽。也为辅助蒸汽系统 及汽轮机轴封系统提供蒸汽汽源。
2）汽轮机保护
主蒸汽系统可以防止瞬态工况时给水加热器中的 水或饱和蒸汽进入汽轮机。MSS通过合理地布置 系统的管道及阀门位置，减少瞬态工况时传递至 主汽轮机的能量，从而防止汽轮机的超速。
供热水加热系统(VYS)蒸汽支管自去除氧器的第5级 抽汽管接出。在热水加热系统不运行时或辅助蒸汽 用作热水加热系统的汽源时，通过管道上的电动阀 将抽汽与VYS隔离，同时气动止回阀联锁关闭，防 止VYS蒸汽倒流进入抽汽管道，汽轮机跳闸时联锁 关闭。
去7号、6号高压加热器、除氧器、4号和3号低压 加热器的抽汽管线均有气动止回阀和电动隔离阀。 止回阀的主要功能是阻止突然降负荷时的蒸汽逆 流，降低汽机超速的可能性。电动隔离阀的主要 功能是防止加热器水位上升时造成汽轮机进水。 止回阀和电动隔离阀均在汽机跳闸或在加热器高 三水位时联锁关闭。在高三水位信号时自动停止 通往加热器的逐级疏水，此时来自前一级加热器 的逐级疏水通过其应急疏水管路至凝汽器。抽汽 电动隔离阀执行机构动作的速度取决于从加热器 高三水位到壳体满水的时间长短。