核电站原理及系统
核电站原理与系统
4.3 重要厂用水系统（SEC）
与核电厂的安全相关,又称为核岛的最终热阱。
4.3.1 系统功能
为设备冷却水提供冷却,将RRI系统的热负荷输送到海水中。
4.3.2 系统组成及结构特点
海水过滤系统（CFI）-两台并联的SEC泵-SEC管道-水生物捕 集器-两台并联的RRI/SEC热交换器-SEC集水坑-排水管
用于过滤海水中直径大于4mm的水生物； 主要部件是一个网孔为4mm的柱形过滤器。
热交换器-RRI001、002、003、004RF
属于RRI系统； 在SEC侧，上游和下游都装有隔离阀及化学清洗用的管接头。
c.系统的主要设备（2） 阀门
所有阀门都适用于海水； 除水生物捕集器上的自动冲洗阀外，其余阀门均为手动阀。
反应堆水池撇沫泵-PTR004PO
卧式离心泵，额定流量6m3/h，总扬程20m水柱，最高温度60℃
c.系统的主要设备（2） 反应堆水池净化泵-PTR005PO
卧式离心泵，额定流量100m3/h，总扬程42m
冷却水热交换器-PTR001、002RF
管壳式热交换器，使用设备冷却水进行冷却； 额定流量300m3/h，额定进/出口温度 50/39.5℃。
c.系统的主要设备（2） 设备冷却水热交换器-RRI001、002、003、004RF
板式热交换器，冷却水来自重要厂用水系统SEC； RRI侧为高压侧，SEC侧为低压侧。
缓冲箱-RRI001、002BA
为设备冷却水泵提供吸入压头；
补偿由于膨胀、收缩引起的水容积变化和可能的泄漏； 溢流管与RPE系统（核岛排气和疏水系统）相连； 通过排气管将废气排到DVN系统（核辅助厂房通风系统）。
4.3 重要厂用水系统（SEC）
核电发电原理及流程
核电发电原理及流程核电是利用核能进行发电的一种方法。
核能是指核反应中释放出的能量，可以通过控制核反应来释放能量并将其转化为电能。
核电发电的原理是通过核反应链反应，将控制剂注入到核反应堆中，使得链式反应能够持续进行；同时，通过冷却剂将反应堆中产生的热量转化为蒸汽，再驱动汽轮机产生动力，进而带动发电机发电。
核电发电的整个流程可以分为三个主要部分：核反应堆、冷却系统和发电系统。
首先是核反应堆。
核反应堆是核电站中的核心装置，它通过控制剂的注入控制核反应的速度，以保持连续的核反应链。
核反应的过程中，一般使用铀或钚等放射性元素作为原料，通过核裂变的方式释放能量。
核裂变是指重核的裂变过程，其核反应方程式为：$$E = mc^2$$其中，E是能量，m是重核的质量缩减量，c是光速。
核裂变反应会释放出大量的热能，其中一部分会被吸收，从而提高了裂变核能；另一部分则会散失到周围环境当中。
为了保持连续的核反应链，并防止发生核链式反应失控，核反应堆中需要使用控制剂。
在核反应堆中，一般会添加一些稳定的物质，如硼酸、硼酸银等，以吸收中子并减缓裂变核能的释放，从而保证核能的释放速度在可控范围内。
通过调节控制剂的注入量，可以控制核反应的速度和能量输出。
下一步是冷却系统。
核反应堆中的核反应会产生大量的热能，为了保护反应堆的安全，需要及时将其转化为其他形式的能量并散发出去。
核反应堆一般会采用液态金属或水作为冷却剂，通过将冷却剂循环引导到核反应堆中，带走核反应过程中产生的热量。
冷却剂流过核反应堆后会被加热成蒸汽，然后通过热交换器进一步将蒸汽冷却成水。
冷却剂在此过程中将核反应堆中产生的热量转化为蒸汽，为下一步的发电提供动力。
最后是发电系统。
冷却剂冷却后的水会通过管道输送到蒸汽发生器中，然后通过高温高压的蒸汽驱动汽轮机的转子旋转。
汽轮机的转动会带动发电机产生电能。
蒸汽在汽轮机中的能量逐渐减少，变成了低压低温的水，然后被导入冷却系统中进行循环利用。
核电站工作原理
核电站工作原理核电站是利用核能进行发电的设施，其工作原理基于核裂变和核聚变两种核反应方式。
核裂变是指重核的原子核在受到中子轰击后分裂成两个较轻的核，伴有释放大量能量。
核聚变则是指轻核的原子核在高温和高压下融合成较重的核，同样伴有能量释放。
核电站的工作原理主要包括以下几个步骤：1. 核燃料供给：核电站使用浓缩铀或者钚等放射性物质作为燃料。
这些燃料以固体形式装入燃料棒中，然后装入反应堆核心。
2. 反应堆核心：核电站的核反应堆核心是核能发电的关键部份。
核反应堆中的燃料棒罗列成一定的几何形状，中间有冷却剂流过。
冷却剂可以是水、气体或者液态金属等物质，其主要作用是冷却燃料棒并带走产生的热量。
3. 核反应控制：核电站中的核反应需要进行控制，以确保核裂变或者核聚变反应能够持续进行，但不会失控。
控制棒是用于控制反应堆中中子流的装置，通过插入或者抽出控制棒，可以调节中子的数量，从而控制反应的速率。
4. 热量产生：核反应堆中的核裂变或者核聚变反应会释放大量的热能。
这些热能通过冷却剂带走，并转化为蒸汽。
5. 蒸汽发电：核电站利用核反应释放的热能，将冷却剂中的热能转化为蒸汽。
蒸汽驱动涡轮机转动，涡轮机与发机电相连，通过转动发机电产生电能。
6. 蒸汽冷凝：蒸汽在涡轮机转动后会冷却成水，然后被再次循环使用。
在核电站中，通常使用冷却塔或者海水对蒸汽进行冷凝。
7. 辅助系统：核电站还包括一系列辅助系统，如冷却系统、控制系统、安全系统等。
这些系统的作用是确保核反应堆的安全运行，防止事故发生。
总结起来，核电站的工作原理是利用核裂变或者核聚变反应释放的热能，通过蒸汽发电的方式将热能转化为电能。
核反应堆核心、冷却剂、控制棒等是核电站的关键组成部份，辅助系统则保证核电站的安全运行。
核电站作为一种清洁、高效的能源发电方式，对于满足能源需求和减少碳排放具有重要意义。
核电站工作原理
核电站工作原理
核电站的工作原理是利用核反应产生热能，然后将热能转化为电能。
核电站主要由核反应堆、冷却系统、蒸汽发生器和涡轮发电机组成。
核反应堆中含有可裂变的核燃料，一般是铀-235或钚-239。
当裂变产生的中子被吸收时，会进一步裂变其他核燃料原子，产生大量的热能。
这种连锁反应可以持续进行，使得核反应堆中的燃料产生较高的热效率。
为了防止核反应过热，核电站需要使用冷却系统来控制反应堆温度。
冷却剂一般是水或重水，其流动通过吸收和带走反应堆中的热能，保持反应堆的运行温度在安全范围内。
热能转换是核电站中的另一个重要过程。
核反应堆中的热能被传递给冷却剂，使其变为蒸汽。
这些蒸汽被导入蒸汽发生器，与另一侧的冷却剂交换热能。
通过这种方式，蒸汽发生器将热能传递给涡轮发电机，使其转动。
涡轮发电机通过转动，驱动发电机发电。
发电机中的导体线圈与磁场相互作用，产生电流。
这些电流经过变压器的升压处理后，输送到电力网络中，供应给大量用户使用。
总之，核电站利用核反应堆产生的热能通过冷却系统、蒸汽发生器和涡轮发电机转化为电能，最终供应给人们使用。
核电站工作原理
核电站工作原理核电站是一种利用核能产生电能的设施，它的工作原理基于核裂变或核聚变反应。
核电站通常由核反应堆、冷却系统、发电机和安全系统等组成。
下面将详细介绍核电站的工作原理。
1. 核反应堆核反应堆是核电站的核心部分，它包含燃料棒、控制棒和反应堆压力容器等。
燃料棒中含有可裂变的核燃料，如铀或钚。
当裂变反应发生时，会释放出大量的热能。
2. 核裂变反应核裂变反应是核电站产生能量的关键过程。
当中子与核燃料中的裂变性核素碰撞时，会使核燃料裂变成两个或更多的碎片，并释放出中子和大量的热能。
这些中子会继续与其他核燃料发生碰撞，从而形成连锁反应。
通过控制棒的调节，可以控制反应的速率和强度。
3. 冷却系统核反应堆产生的热能需要通过冷却系统散发出去，以保持反应堆的稳定运行。
冷却系统通常采用水或重水作为冷却剂，通过循环流动来吸收和带走热能。
在核反应堆中，冷却剂与燃料棒之间通过热交换器进行热能传递。
4. 蒸汽发电核反应堆产生的热能会使冷却剂中的水蒸发为高温高压的蒸汽。
蒸汽会被导入蒸汽涡轮机中，使涡轮旋转。
涡轮与发电机相连，通过转动轴产生电能。
蒸汽在涡轮中释放出热能后，会被冷却系统重新循环，形成闭合的循环系统。
5. 安全系统核电站的安全系统是确保核反应堆安全运行的重要组成部分。
安全系统包括紧急停堆装置、冷却剂泄漏探测器、压力控制系统等。
当发生异常情况时，安全系统会自动启动，采取相应的措施来保护反应堆和人员的安全。
总结：核电站的工作原理是基于核裂变反应产生热能，通过冷却系统将热能转化为蒸汽，再利用蒸汽驱动发电机产生电能。
核电站的工作原理严格遵循安全措施，确保反应堆的稳定运行。
核能作为一种清洁、高效的能源形式，对于满足全球能源需求和减少碳排放具有重要意义。
核电站的冷却系统原理
核电站的冷却系统原理核电站是利用核能产生电能的重要设施，其中冷却系统在核电站中起到了至关重要的作用。
冷却系统的主要功能是控制核反应堆的温度，保证核能的稳定释放，并有效保护设施的安全运行。
本文将介绍核电站冷却系统的原理和工作流程。
一、核电站的冷却系统概述核电站的冷却系统主要由循环系统和蒸汽系统组成。
循环系统负责冷却反应堆，并将产生的热量传递至蒸汽系统；蒸汽系统则是将热能转化为动能，带动涡轮发电机产生电能。
二、冷却系统的循环系统核电站的循环系统主要由冷却剂、循环泵和换热器组成。
冷却剂是循环系统的核心，其主要目的是吸收核反应堆产生的热量，并将其带走。
常用的冷却剂有轻水、重水和氦气等。
1. 轻水冷却系统轻水冷却系统是目前最常用的冷却系统。
其基本原理是通过水的循环流动吸收核能释放的热量。
在反应堆中，燃料棒中的核裂变会产生大量热能，轻水冷却系统通过循环泵将冷却剂（轻水）从反应堆中吸收热能后，输送到换热器中，再将冷却剂中的热量传递给蒸汽系统。
2. 重水冷却系统重水冷却系统采用的是重水作为冷却剂。
重水是一种含有重氢的水，对中子的吸收能力较强，具有良好的减速中子效果。
重水冷却系统的工作原理与轻水冷却系统相似，但由于重水的吸收特性，反应堆的控制更为精确，有利于提高核能发电的效率。
3. 氦气冷却系统氦气冷却系统是一种采用高温气体作为冷却剂的新型系统。
该系统常用于高温气冷堆反应堆，可以在极高温度下工作。
氦气冷却系统的冷却原理是通过高温氦气从核反应堆吸收热量后，通过换热器传递给蒸汽系统或直接用于驱动涡轮发电机。
三、冷却系统的蒸汽系统蒸汽系统是核电站冷却系统的另一个重要组成部分。
其主要功能是将循环系统传递过来的热量转化为动能，带动涡轮发电机产生电能。
在蒸汽系统中，高温高压的冷却剂通过换热器将热量传递给工质（常为水）产生蒸汽，然后蒸汽通过高压管道进入涡轮发电机组，推动涡轮快速旋转，最终产生电能。
蒸汽释放完能量后，通过冷凝器冷却成水，再次回到循环系统进行循环。
核电站工作原理
核电站工作原理
核电站是利用核能产生电能的设施，其工作原理主要包括核反应、热能转换和电能产生三个关键步骤。
1. 核反应：
核电站使用核裂变或核聚变反应来释放巨大的能量。
在核裂变反应中，重核（如铀-235）被撞击后分裂成两个较轻的核，同时释放出中子和能量。
这些中子可能会继续引发其他核裂变反应，形成连锁反应。
而在核聚变反应中，轻核（如氘和氚）在高温和高压条件下融合成较重的核，同样释放出能量。
2. 热能转换：
核反应释放的能量主要以热能的形式存在。
核电站中的核反应堆通过控制核反应速率来控制释放的热能。
核反应堆通常由燃料棒、冷却剂和反应控制系统组成。
燃料棒中装填有可裂变或可聚变的核燃料，如铀-235或氢-3。
冷却剂（如水、重水或氦气）负责吸收核反应产生的热能，并将其转移给热交换器。
反应控制系统通过控制反应堆中的核反应速率来调节热能的释放。
3. 电能产生：
核电站中的热能转换系统将核反应释放的热能转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能。
热交换器中的冷却剂在吸收热能后被加热，形成高温和高压的蒸汽。
这些蒸汽通过蒸汽涡轮机驱动，使其旋转并产生机械能。
蒸汽涡轮机连接着发电机，当蒸汽涡轮机旋转时，发电机内的线圈和磁场之间的相互作用产生电流，从而产生电能。
最后，通过变压器将发电机产生的低压电能升压为输送电网所需的高压电能。
总结起来，核电站的工作原理是通过控制核反应速率来释放热能，再将热能转化为机械能，最终通过发电机产生电能。
这种工作原理使得核电站成为一种高效、可靠且清洁的电力生产方式。
核电站工作原理
核电站工作原理核电站是利用核能转化为电能的设施。
它的工作原理基于核裂变和核聚变两种核反应过程。
1. 核裂变原理核裂变是指重核（如铀、钚等）被中子轰击后，原子核发生裂变，产生大量的能量和两个或者更多的中子。
核电站主要利用铀-235（U-235）的核裂变来产生能量。
核电站中的反应堆中装载有铀-235燃料棒。
之中子与铀-235核相撞时，铀-235核会变得不稳定并裂变成两个较小的核，同时释放出大量的能量和两个或者更多的中子。
这些中子会继续撞击其他铀-235核，形成连锁反应。
这个过程中释放的能量会转化为热能，通过冷却剂（如水或者气体）带走。
2. 核聚变原理核聚变是指轻核（如氘、氚等）在高温和高压条件下相互融合，形成更重的核，释放出巨大的能量。
核聚变是太阳和恒星的能量来源。
目前，人类还没有掌握可实用的核聚变技术，因为实现核聚变需要极高的温度和压力，以及稳定的等离子体状态。
然而，科学家们正在进行核聚变研究，并希翼能够在未来实现可控的核聚变反应。
3. 核电站的工作流程核电站的工作流程可以分为以下几个步骤：3.1 燃料制备核电站使用的燃料是铀-235。
铀矿石经过一系列的提炼和浓缩过程，得到富集了铀-235的铀燃料。
这些燃料棒会在核反应堆中使用。
3.2 反应堆核电站中的反应堆是核裂变反应的核心。
燃料棒被装载进反应堆，中子轰击铀-235核，引起连锁反应。
在反应堆中，核裂变释放的热能被吸收，使冷却剂升温。
3.3 冷却剂冷却剂在核电站中起到冷却反应堆和带走热能的作用。
常用的冷却剂有水温和体。
冷却剂通过循环系统流经反应堆，吸收核裂变释放的热能，然后通过换热器将热能转化为蒸汽。
3.4 蒸汽发电在核电站中，蒸汽是驱动涡轮机转动的动力源。
蒸汽通过换热器中的热交换，使水蒸气冷却成水，然后被再次循环使用。
蒸汽驱动涡轮机转动，涡轮机连接发机电，通过旋转产生电能。
3.5 发电系统核电站的发电系统包括发机电、变压器和输电路线。
发机电将机械能转化为电能，并通过变压器将电压升高，使其适合输送到电网中。
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现代压水堆核电厂汽轮机典型结构： • 冲动式四缸双流中间再热凝汽式饱和蒸汽汽轮机
• 一个高压缸，四个低压缸，均为双流式
• 四个高、低压缸转子通过刚性联轴器联接成一个轴系 • 高压缸每个流道有5个压力级
• 低压缸每个流道有5个压力级
4.2.6 核汽轮机的特点
• 新蒸汽参数在一定范围内变化 ——取决于核电厂的稳态运行特性 • 新蒸汽参数低，通常为饱和蒸汽 ——必须考虑湿度对汽轮机效率和安全性的影响 • 理想焓降小，容积流量大 ——同等功率下，比火电机组结构尺寸大 • 汽轮机及其附属设备中积聚的水份多，甩负荷时容易 引起主机超速 ——凝结水的再沸腾和汽化 • 半速机组与全速机组
4.4.1 系统功能
在机组启动时，与RCP配合，导出反应堆多余的热量， 以维持一回路的温度和压力。 在热停堆和停堆冷却的最初阶段，排出主泵运转和裂变 产物衰变所产生的热量，直至余热排出系统投入运行。 汽轮发电机组突然降负荷或汽轮机脱扣时，排走蒸汽发 生器内产生的过量蒸汽，避免蒸汽发生器超压。
4.3 主蒸汽系统
4.3.1 系统功能 • 将蒸汽发生器产生的蒸汽输送到下列设备和系统：
主汽轮机 汽水分离再热器（GSS） 除氧器（ADG） 给水泵汽轮机（APP）
蒸汽旁路系统（GCT）
汽轮机轴封系统（CET） 其他辅助蒸汽用汽单元（STR）
• 安全功能：
主蒸汽系统与主给水系统和辅助给水系统配合，用于在 电站正常运行工况、事故工况下排出一回路产生的热量。 向反应堆保护系统、安全注射系统和蒸汽管路隔离动作 提供主蒸汽压力和流量信号。
4.3.2 系统描述
• 核岛部分 三条主蒸汽管道，每条管道上有以下设备： 7个安全阀 三个动力操作安全阀，整定压力8.3MPa 四个常规弹簧加载安全阀，整定压力8.7MPa 向大气排放的接头 主蒸汽隔离阀 主蒸汽隔离阀旁路管线
4.3.3 系统流程图
4.4 汽轮机旁路排放系统
级：完成由热能到机械能转换的汽轮机基本工作单元， 在结构上由喷管（静叶栅）和其后的动叶栅所组成。 分为冲动级和反动级。
1－主轴 2－叶轮
转子
3－动叶栅
4－喷嘴（静叶栅） 5－汽缸 6－排汽口
4.2.2 冲动式汽轮机
4.2.3 反动式汽轮机
反动度：蒸汽在动叶通道内膨 胀时的理想焓降和在整个级的 滞止理想焓降之比，即
4.4.2 系统组成
• 凝汽器蒸汽排放系统
从排放管道上引出12根管道，每个凝汽器4根进汽管； 每根进汽管上装一个手动隔离阀和一个旁路排放控制阀。
• 除氧器给水箱排放系统
从排放总管上引出3根管道， 大气蒸汽排放系统
三根独立管线分别接在相应的主蒸汽管道上。
4.6 汽轮机轴封系统
4.6.1 系统功能
对主汽轮机、给水泵汽轮机和蒸汽阀杆提供密封，用以防止 空气进入和蒸汽外漏。
阻止空气自负压轴封处漏入汽轮机和给水泵汽轮机；
防止高压缸内高湿度排汽自低压轴封漏出，磨损轴封； 防止给水泵汽轮机高压侧和主要阀门内的蒸汽从轴封处外漏。
（任何一个阀门都是由固定部分（阀座）和可动部分（阀杆）两部分 组成。主汽阀和调节阀工作环境恶劣，要求可靠性高，所有在设计时 允许其有一定的漏气量，也就是阀杆漏气，这部分漏气能够防止密封 面的结垢，使阀门卡死。）
轮周效率：蒸汽在轮周上所做之功与整个级所消耗的蒸汽 理想能量（级的理想能量）之比，即
Pu u E0
4.2.5 核汽轮机典型结构
• 转动部分称为转子，主要部件有动叶片、主轴和叶轮 （反动式汽轮机为转鼓）、联轴器等； • 静止部分称为静子，主要部件有汽缸、喷嘴叶栅、隔板、 轴承和汽封等。 • 附属设备：主汽阀、调节阀、调节系统、主油泵、辅助 油泵及润滑装置。
4.6.2 系统流程
思考题
• 二回路系统的功能及组成特点是什么？ • 主蒸汽系统的功能是什么？ • 汽轮机旁路排放系统的功能是什么？
4.1.2 组成特点
•
• • •
朗肯循环基础上附加再热循环和回热循环；
高压缸使用饱和蒸汽，低压缸使用微过热蒸汽； 蒸汽再热器使用高压缸抽汽和新蒸汽加热； 给水回热系统使用高、低压缸抽汽加热。
二回路热力系统原理流程
4.2 核电厂汽轮机工作原理及结构
4.2.1 汽轮机工作原理
蒸汽的能量转换过程：
蒸汽热能蒸汽动能叶轮旋转的机械能
•
•
• •
4.5 汽水分离再热器系统
4.5.1 系统功能
• 除去高压缸排汽中约98%的水分； • 加热高压缸排汽，提高进入低压缸蒸汽的温度，使其 具有一定的过热度。
4.5.2 系统结构
• • • 汽水分离器、第一级再热器和第二级再热器都安装在一个圆筒形的 压力容器内； 第一级再热器使用高压缸抽汽加热； 第二级再热器使用新蒸汽加热。
H OP H OP H OC H OP H O
4.2.4 轮周功率与轮周效率
轮周功率：单位时间内蒸汽流对动叶栅所做的有效功率。
Pu Fu u G 2 2 2 c12 c2 w w 2 1 2
Fu——蒸汽作用于动叶栅的切向力
u——圆周速度
CH-11-VVP
核电站原理及系统
哈尔滨工程大学核科学与技术学院
4.压水堆核电厂二回路系统和设备
4.1 二回路热力系统
4.2 核电厂汽轮机工作原理及结构 4.3 主蒸汽系统
4.4 汽轮机旁路系统
4.5 汽水分离再热器系统
4.6 汽轮机轴封系统
4.1 二回路热力系统
4.1.1 二回路系统功能
• • 将核蒸汽供应系统产生的热能转变成电能； 在停机或事故工况下，保证核蒸汽供应系统的冷却。
4.4.3 系统主要设备
• 减压阀 15个排放控制阀，分别位于凝汽器蒸汽排放系统和除氧器蒸汽排 放系统，实现排放名义蒸汽流量的85％。 气动蒸汽排放控制阀 装于三根主蒸汽管道上，用于大气蒸汽排放控制系统。排放容量 为10％～15％额定容量。 消音器 安装气动蒸汽排放控制阀的管线上都配备一个消音器，以减小排 汽噪音。 压缩空气罐 保证气动蒸汽排放控制阀有效工作。 扩压器 安装在通向凝汽器的管道上，使旁路来的高温高压蒸汽在其中降 温降压，以避免损坏凝汽器。