核反应堆-核电-核技术-核工程-3.5 稳压器 (1)
CHAPTER 1-1-核反应堆和核电站概述
压水堆燃料组件
棒束长 : 约3~4m 燃料棒的排列：15×15或17×17
燃料棒的排列 15×15 或 17×17
燃料元件与燃料组件
燃料元件
燃料组件
控制棒组件及控制棒驱动机构
控制棒驱动 机构 控制棒组件
控 制 棒
冷却剂泵（主泵） 冷却剂泵
飞轮
电机
电机轴
泵轴
冷却剂出口
冷却剂入口
蒸汽发生器
汽水分离器 给水入口
第一座核电站
Obninsk（奥布宁斯克）RBMK (27 July 1954, Soviet)
堆 型：石墨水冷反应堆 慢化剂：石墨 冷却剂：轻水 电功率： 5MW 投入运行：1954年 退 役：2002年 地 址：苏联
标志：人类开始了和平利用原子能的历史
美国Nautilus(鹦鹉螺号) SSN-571,1954
舰艇名：鹦鹉螺号 SSN-571 堆 型：压水堆 下 水：1954年 国 家：美国 退 役：1983年 可在水下连续航行30天 1960年USS海神号未出 水面围绕着地球航行了一周
第一艘核潜艇
第一个商用核电厂
First Commercial NPP
电站名：希平港（
Shippinport ）核电站 堆 型：压水反应堆 地 址：美国宾西法尼 亚州匹兹堡希平港 建 造：1954年建造 并 网：1957年并网 热功率：230MW 电功率：60MW 退役：1982年
4 Circulating pump 5 Control rod drive 9 Low pressure turbine 10 Generator Generator 14 Preheater 15 Feedwater pump
核反应堆-核电-核技术-核工程-3.5 稳压器 (1)
9
10
安全阀组
每个先导式安全阀组由串联的两台阀门组
成。每个阀设置了开启和关闭压力阈值。
一台提供卸压功能的上端阀门，称为保护
阀；另一台下端阀门，其隔离作用，称作隔 离阀。
在正常运行期间，保护阀关闭，隔离阀开
启。如果保护阀在开启之后再关闭失效时， 则隔离阀关闭，防止反应堆冷却剂系统进一 步卸压。
却卸压箱；
疏水管：接RPE系统，用来水位高时排水。
卸压箱的降温：一方面是依靠来自硼和补
给水系统的除盐水喷淋，另一方面依靠箱内 蛇形冷却管，它由设备冷却水系统不间断地 提供冷却水。
卸压箱内充有氮气，箱内压力(额定压力
0.12 MPa)稍高于大气压，可以阻止空气的进 入，氮气气压可以阻止一回路冷却剂所含有 的氢与空气中的氧形成易爆混合物。如果箱 内压力小于0.12 MPa，由氮气分配系统充氮； 如果箱内压力高于0.12 MPa，就释放蒸汽。
一个环路的热管段相连，波动管接在下 封头最低点，其正上方设有挡板式滤网， 使水流进、出稳压器，并防止杂物进入 反应堆冷却剂系统的其他地方。
5
稳压器喷淋系统
根据喷淋水的来源不同，可以分为主喷
淋系统和辅助喷淋系统。
1、主喷淋
主喷淋由连至两个环路的冷管段的管线组成 。喷淋管线上游接在RCP系统主泵的出口 管线上。喷淋的驱动力是反应堆冷却剂 泵出口与喷头出口间的压差。主管线上 安装了喷淋阀，最大流量72m3/h，喷淋压 降速率为1.3MPa/min
卸压能力：卸压箱按照能接收110%
的稳压器蒸汽空间的蒸汽设计。但 不能连续接受稳压器的蒸汽排放。 超量的蒸汽排放会导致泄压箱内压 力上升，压力达到一定值，顶部的 爆破膜破裂，蒸汽排放到安全壳内 。
核反应堆-核电-核技术-核工程-1.4 核电厂主要动力堆简介 (1)
5、快中子堆
快中子增殖堆有池式和回路式两种形式。 池式堆芯分为核燃区和增殖再生区两部分
燃料区：燃料棒按三角形排列，
六角形燃料盒，长54m，对边宽为 17cm ；燃料由富集度为17％的二 氧化钚和富集度为83％的二氧化 铀组成，核燃料区由364个燃料盒 组成；
再生区：四周为天然铀（或贫化）
的氧化物燃料制成，燃料棒直径 为15mm ；
池式系统把反应堆堆芯、一回路
钠泵及中间热交换器都浸泡在一 个大型钠容器中。
9
5、回路式快堆
回路式：用管道将反应堆、热交换器
和泵等各个独立设备连接成一回路冷却 水系统。
一座1000MW（电功率）快堆堆
芯的直径约2m，高约lm；
一个功率为1000MW的快堆有
1.4 核电厂主要动力堆简介
1、压水堆（一、二、三回路）
冷却剂和慢化剂：轻水 核燃料：富集程度在2%～
4.4%的烧结二氧化铀
压力：15.5MPa 进口水温堆核电厂的核心， 其作用是生产核蒸汽。
常规岛主要包括核汽轮发电机 组及其厂房和设置在厂房内 的二回路系统及设施，与常 规火电厂类似。
约为轻水的1/700，重水的中子吸收截面σa=0.92×10-31m2，而 轻水的σa=0.638×10-28 m2。 。
重水中氘原子的质量是氢原子质量的2倍，D2O慢化中子的能力
不如H20有效，快中子在重水中慢化成热能中子要比在轻水中 经历更多次数的碰撞和更长的行程。 。
重水具有与轻水相近的优良热物理性能，是很好的冷却剂。但
快堆中不用慢化剂，快堆中一边消耗239Pu ，又一边使铀－238
转变成新的239Pu ，由于只要不断添加238U ，快堆中有多余的 239Pu能不断产生出来，所以只要将这些新产生出来的核燃料， 通过后处理不断提取出来，则快堆核电站每过一段时间，它所 得到的239Pu ，还可以装备一座相同规模的快堆。
核安全工程师-核安全综合知识-民用核安全设备基础知识-主要民用核安全设备举例
核安全工程师-核安全综合知识-民用核安全设备基础知识-主要民用核安全设备举例[单选题]1.（）既属于核反应堆也属于核电厂一回路主设备。
A.压力容器B.蒸汽发生器C.稳压器D.主泵（江南博哥）[单选题]2.反应堆压力容器是核电厂最关键的部件之一，在核电厂安全分析中，（）。
A.不考虑其失效B.应考虑其失效C.重点考虑其失效D.重点考虑其发生破裂事故[单选题]3.反应堆压力容器长期工作在高温（）左右。
A.540B.430C.320D.210[单选题]4.反应堆压力容器长期工作在高压（）MPa左右。
A.21.0B.15.5C.7.0D.4.3[单选题]5.反应堆压力容器属于在核电厂整个寿期内不可（）的设备。
A.失效B.破裂C.更换D.维修[单选题]6.目前只有俄罗斯采用（）作为压水堆压力容器材料。
A.Cr-Ni-Mo钢B.Mn-Ni-Mo钢C.Ni-Mo-C钢D.奥氏体不锈钢[单选题]7.我国和美、法、德、日等国均采用（）作为压水堆压力容器材料。
A.Cr-Ni-Mo钢B.Mn-Ni-Mo钢C.Ni-Mo-C钢D.奥氏体不锈钢[单选题]8.反应堆压力容器顶盖和本体是通过主法兰、螺栓及上下法兰间的（）紧固密封。
A.两道钼制“c”形环B.四道镍制“c”形环C.两道镍制“o”形环D.四道钼制“o”形环[单选题]9.压水堆反应堆压力容器本体由（）个筒节和下封头环形拼焊而成。
A.2-3B.3-4C.4-5D.5-6[单选题]10.反应堆压力容器本体有（）个冷却剂进出入口接管。
A.2-4B.4-6C.4-8D.6-8[单选题]11.压水堆反应堆压力容器本体冷却剂进出入口接管一般是通过（）焊缝连接到相应的筒节。
A.圆形B.锥形C.椭圆形D.马鞍形[单选题]12.压水堆由于主管道的材料一般为不锈钢，因此压力容器接管与主管道的连接处还需要焊接接口（）。
A.过度端B.安全端C.管座端D.封头端[单选题]13.压水堆反应堆压力容器顶盖上有（）个控制棒驱动机构及堆内测温装置的管座。
浅谈核岛稳压器
浅谈核岛稳压器文章对稳压器的主要功能、工作原理和结构特点做了简单的介绍，并着重分析了其制造过程中的关键点、难点。
标签：稳压器；结构；制造稳压器是核电站核岛一回路冷却剂系统核安全一级主设备，其制造质量对核反应堆的安全运行有着重大意义。
1 稳压器的主要功能和工作原理1.1 主要功能稳压器用于稳定和调节一回路主系统的工作压力，避免一回路主系统压力过高或过低，以防止一回路主系统及设备超压或压力过低出现沸腾现象，避免堆芯燃料元件棒过热烧毁事故。
1.2 工作原理稳压器与一回路通过波动接管连接，因此稳压器内的蒸汽压力与一回路水的压力是相等的。
因此，通过控制稳压器内的压力可以调节一回路中水的压力，其具体是通过喷雾器和电加热器实现的。
正常情况下，稳压器内的冷却剂处于汽液平衡状态，当需要降低系统压力时，冷却水从喷雾器喷出使其上部空间的蒸汽冷凝，使压力降低；当需要提高系统压力时，稳压器底部的电加热器启动，稳压器底部的部分水形成水蒸汽，从稳压器底部上升到上部的蒸汽空间，使压力升高[1]。
2 某项目稳压器的结构介绍某项目稳压器是一个立式圆柱结构的高温高压设备（见图1）。
该设备主体是由上、中、下三段筒体与上、下封头组焊而成。
设备主体材料为508-Ⅲ钢锻件，各接管安全端材料为F316不锈钢锻件，总容积35m3。
2.1 上封头组件上封头设有一个喷雾接管，三个安全阀接管和一个人孔。
喷雾接管下端装有喷雾器以伸入到稳压器的上部蒸汽空间内。
喷雾接管内部焊接有防热冲击套管，用于降低因冷水喷入温度变化所产生的热应力。
安全阀接管连接安全阀，用于提供超压保护。
上封头还装有三个压力水位计接管和一个温度计接管。
2.2 筒体组件及其附件筒体的下部设有上、下电加热元件支撑板，对电加热元件起支撑作用，并可以抑制其横向振动。
此外，该支撑板促进了波动水流与稳压器内水的混合，而不影响稳压器内水的自然循环。
上支撑板中间也开有提供人员检查通道的人孔。
上、下电加热元件支撑板分别与四个焊在壳体内表面的支撑座相连接，保证支撑板水平定位。
核反应堆的分类
核反应堆的分类核电站分类核电站按照反应堆形式分类压水堆核电站以压水堆为热源的核电站.它主要由核岛和常规岛组成.压水堆核电站核岛中的四大部件是蒸汽发生器、稳压器、主泵和堆芯.在核岛中的系统设备主要有压水堆本体,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.常规岛主要包括汽轮机组及二回路等系统,其形式与常规火电厂类似.沸水堆核电站（现在发生事故的日本福岛第一核电站）以沸水堆为热源的核电站.沸水堆是以沸腾轻水为慢化剂和冷却剂、并在反应堆压力容器内直接产生饱和蒸汽的动力堆.沸水堆与压水堆同属轻水堆,都具有结构紧凑、安全可靠、建造费用低和负荷跟随能力强等优点.它们都需使用低富集铀做燃料.沸水堆核电站系统有:主系统(包括反应堆);蒸汽—给水系统;反应堆辅助系统等.重水堆核电站（如中国秦山III核电站）以重水堆为热源的核电站.重水堆是以重水做慢化剂的反应堆,可以直接利用天然铀作为核燃料.重水堆可用轻水或重水做冷却剂,重水堆分压力容器式和压力管式两类.重水堆核电站是发展较早的核电站,有各种类别,但已实现工业规模推广的只有加拿大发展起来的坎杜型压力管式重水堆核电站.快堆核电站（如日本茨城县东海村常阳和福井县敦贺市文殊反应炉）由快中子引起链式裂变反应所释放出来的热能转换为电能的核电站.快堆在运行中既消耗裂变材料,又生产新裂变材料,而且所产可多于所耗,能实现核裂变材料的增殖.石墨气冷堆以气体(二氧化碳或氦气)作为冷却剂的反应堆.这种堆经历了三个发展阶段,有天然铀石墨气冷堆、改进型气冷堆和高温气冷堆三种堆型.天然铀石墨气冷堆实际上是天然铀做燃料,石墨做慢化剂,二氧化碳做冷却剂的反应堆.改进型气冷堆设计的目的是改进蒸汽条件,提高气体冷却剂的最大允许温度,石墨仍为慢化剂,二氧化碳为冷却剂.高温气冷堆是石墨作为慢化剂,氦气作为冷却剂的堆。
核电I0设备清单
核电I0设备清单
核电I0设备有：
1、压水堆核电站，它们是主泵，稳压器，蒸汽发生器，安全壳，汽轮发电机和危急冷却系统等。
它们在核电站中有各自的特殊功能。
2、主泵(RCP) 如果把反应堆中的冷却剂比做人体血液的话，那主泵则是心脏。
它的功用是把冷却剂送进堆内，然后流过蒸汽发生器，以保证裂变反应产生的热量及时传递出来。
3、稳压器(PRZ) 又称压力平衡器，是用来控制反应堆系统压力变化的设备。
在正常运行时，起保持压力的作用；在发生事故时，提供超压保护。
稳压器里设有加热器和喷淋系统，当反应堆里压力过高时，喷洒冷水降压；当堆内压力太低时，加热器自动通电加热使水蒸发以增加压力。
4、蒸汽发生器(SG) 它的作用是把通过反应堆的冷却剂的热量传给二次回路水，并使之变成蒸汽，再通入汽轮发电机的汽缸作功。
5、安全壳用来控制和限制放射性物质从反应堆扩散出去，以保护公众免遭放射性物质的伤害。
万一发生罕见的反应堆一回路水外逸的失水事故时，安全壳是防止裂变产物释放到周围的最后一道屏障。
安全壳一般是内衬钢板的预应力混凝土厚壁容器。
《核电厂蒸汽供应系统》第3章 反应堆主冷却剂系统(3)
稳压器和主阀相连； 先导阀盘R1和R2。
二二、、稳稳压压器器结结构构（13）
安全阀组工作原理
✓ 核动力装置运行时，当稳压 器压力低于保护阀的整定压 力，先导活塞的传动杆在上 面位置，先导盘R1开启，使 主阀活塞上部与稳压器连通 ，由于主阀活塞的表面积比 阀盘的表面积大，因此保护 阀关闭；
➢ 温度监测
在稳压器内汽相和液相各设置有温度探测器一个 ，当温度高于352℃时给出汽相、水相高温报警信 号；
在稳压器波动管上装有温度探测器一个，当温度 低于300℃时，给出波动管低温报警信号；
在每条喷淋管上设温度探测器一个，温度过低表 示连续喷淋流量不足；
另外在安全阀组下游设一个温度探测器，当温度 高于70℃时发出稳压器卸压管路高温报警信号， 用以检测安全阀组泄漏。
一、概 述
➢ 基本功能 压力控制（调节）
在反应堆稳态运行、正常功率变化以及中、小事故工 况下，能够使RCP压力变化控制在规定的范围之 内。
压力保护
在发生重大事故时，RCP系统压力变化超过范围时 ，提供超压或低压保护。
一一、、概概 述述（2）
➢ 辅助功能 起堆、停堆
起堆时：提供部分热源，控制主冷却剂系统压力 按照预定的程序提高到额定工作压力
17.23 360 15.8 292
三三、、稳稳压压器器工工作作原原理理（2）
1、稳压器控制必要性
➢ 稳压器压力过低影响
冷却剂将接近饱和蒸汽压力，由此可能引起水大量 汽化，堆芯燃料放热恶化，燃料温度升高并导致包 壳破损，甚至燃料熔化。
➢ 稳压器压力过高影响
系统压力增加，整个一回路压力边界就要处于不允 许的应力下，由此可能发生系统设备达到疲劳极限 ，使管道设备破裂，产生LOCA事故，设计基准事 故，是核电站最大可信事故。
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稳压器的上部是蒸汽空间，喷淋管线接
管、安全阀接管、仪表管嘴、供维修人员 进入的人孔；搬运用的吊耳。
稳压器下部是水空间，电加热器浸没在
水中，用来升温升压； 分布在以下封头中 心线为中心的同心圆上，为防止电加热器 横向振动，在容器内设置两块水平隔板支 撑电加热器
稳压器通过波动管与一回路系统某
2、辅助喷淋
它接在化容系统的上充管线上，其作用是 在主泵停运导致正常喷淋无法进行时提供 辅助喷淋，降低稳压器压力。喷淋流量为 9.5m3/h.
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主喷淋
喷淋流量的设计原则：当汽轮机功率以10%FP（满功率
full power）下降时，稳压器不能达到第一个安全阀开启的 稳定值的整定值，即绝对压力16.6MPa。
11
保护阀描述
保护阀是自启动先导式阀门（SIBIN）
，由主阀部分和先导部分两个主要部分 组成。 主阀是一个液压驱动阀，提供卸压
能力，包括： 一个插入喷嘴的下阀体，主阀
盘落在喷嘴上； 一个包含活塞的上阀体，活塞使
阀盘压在喷嘴上，活塞的表面积比 阀盘的大，所以主阀是关闭的。 先导阀起压力敏感和控制元件的作 用。
缺点：（1）靠气体体积的变化来控制压力, 系 统容积大, （2）控制品质低, （3）空气溶于水 中, 造成系统设备腐蚀的缺点。
在现代大功率的核电厂中，已由电加热式稳压器代替。
3
2、电加热式稳压器结构
立式圆柱形高压容器，筒 体材料选用和压力容器相同高 13.64m，直径2.5m，上下端为 半球型封头，总容积约39.6m3。 上部汽相空间约23.8m3 ，净重 约80吨。
3、容积补偿：作为一回路冷却剂的缓冲箱，补偿 RCP系统水容积的变化。特别是在机组升、降功率过 程中，冷却剂由于温度变化而引起的体积变化，基本 上可由稳压器水位的改变给予抵消，减小了废水的处 理。
2
1、稳压器分类
稳压器有气罐式和电加热式两种类型。
气罐式稳压器：在水容积上部用压缩空气或高
压惰性气体作为压力调节来源,实际上是一个容积 补偿箱。由空气压缩机、气罐、空气联箱和相关的阀 门管道组成。
三个安全阀组的三条排出管线汇集到一根
环形管，再连到卸压箱。三个安全阀组上游 的管道弯成U形，形成水封，管道内冷凝水 在水封内积聚，从而淹没阀座，防止氢气通 过安全阀泄露。
1-泵 2-余热排出循环3-热交换器 4-反应堆冷却剂系统 5-反应堆压 力容器 6-稳压器 7-水封 8-安全阀 9-卸放管线 10- 隔离阀（开） 11-卸压阀（关）12-卸压箱13-余热排出安全阀 14- SEBIM安全卸压阀
8
超压保护装置
稳压器的汽相空间连有两种卸压管线。
1 一种是3条安全阀卸压管线，每条管线上
有一只弹簧压力式安全阀，当稳压器压力达 到各安全阀开启整定值时，进行事故排放。
安全阀
2 另一种是卸压管线上装有动力操作的卸
压阀和电动隔离阀。
当压力升至卸压阀开启压力时，卸压阀开 启，压力下降至一定值进，卸压阀回座，停 止排放；
一个环路的热管段相连，波动管接在下 封头最低点，其正上方设有挡板式滤网， 使水流进、出稳压器，并防止杂物进入 反应堆冷却剂系统的其他地方。
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稳压器喷淋系统
根据喷淋水的来源不同，可以分为主喷
淋系统和辅助喷淋系统。
1、主喷淋
主喷淋由连至两个环路的冷管段的管线组成 。喷淋管线上游接在RCP系统主泵的出口 管线上。喷淋的驱动力是反应堆冷却剂 泵出口与喷头出口间的压差。主管线上 安装了喷淋阀，最大流量72m3/h，喷淋压 降速率为1.3MPa/min
3.5 稳 压 器
1
功能
1、压力控制： 建立并维持一回路压力，避免冷却 剂在反应堆内发生容积沸腾。在稳态运行时，维持一 回路压力在稳定值，防止气汽化；在正常功率变化及 中、小事故工况下，将压力变化控制在允许值范围内， 以保证反应堆安全，避免紧急停堆。
2、超压保护： 当压力超过稳压器安全阀阈值， 安全阀自动开启，蒸汽排放到卸压箱降压。
当发生卸压阀不能回座故障时，操纵员可 以在主控制室根据卸压阀开关状态指示人为 关闭与之相串联的电动隔离阀，以防止出现 卸压阀不能回座事故造成冷却剂泄漏事故。
卸压阀
稳压器
卸压箱
三里岛核电厂事故中，一回种升压导致卸压阀开 启，卸压阀回座失效，卸压阀缺乏位置指示和操 作员未能及时发现卸压阀开启状态指示灯造成持 续的泄漏事故，相当于小破口失水事故，这些充 分暴露了超压保护装置的设计缺陷。
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10
安全阀组
每个先导式安全阀组由串联的两台阀门组
成。每个阀设置了开启和关闭压力阈值。
一台提供卸压功能的上端阀门，称为保护
阀；另一台下端阀门，其隔离作用，称作隔 离阀。
在正常运行期间，保护阀关闭，隔离阀开
启。如果保护阀在开启之后再关闭失效时， 则隔离阀关闭，防止反应堆冷却剂系统进一 步卸压。
先导阀与主阀分开设置，它通过 脉冲管线与与稳压器和主阀连接。
稳压器和先导阀之间装有一个冷 凝器，以保护先导阀不受高温蒸汽 的影响。
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保护阀描述
先导活塞，在阀的上端，活塞缸通过脉冲管线与蒸汽空间
相通，活塞上受到的压力与活塞杆上受到的弹簧力相反。 通过调整弹簧可以调整先导阀的整定值。
活塞杆上装有一个凸轮，可开启两个先导阀盘R1和R2。 电磁线圈，它通电后可以使活塞杆移动。如果要在低于
主喷淋阀设有下挡块，使阀门不能完全关闭，作为连续喷
淋的流道，流量为230L/h。 连续喷淋的作用： —限制主喷淋开启时对管道和阀门的热冲击；
—保证稳压器内水温和水化学均匀一致； —为调节组(比例组)电加热器提供一个调节基值功率。
7
稳压器电加热器
电加热器采用直管护套式电加热器。加热 器的电阻丝用镍铬合金制造，周围用压紧 的氧化镁与套管绝缘。 1、功率 加热元件共60根，分为6组，总功率为1400 。其中3-4组为比例式电加热元件，每组功 率为了216KW，以可调方式运行；用于补 偿稳压器散热损失和连续喷淋所引起的热 量损失；其余4组为固定组，以通断方式运 行。1-2组功率为了216KW，5-6组功率为 288KW。 2、寿命 加热器的最小设计寿命为有效工作20000小 时，因此预计寿命为20年，每个加热元件 可以单独更换。