浅析核电主泵的发展以及各代主泵的特点
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核电用泵大全，人手一份速收藏核电机组的核岛和常规岛需要使用大量的泵，其使用的安全等级各有不同。
其中，核岛一级泵即为一回路反应堆冷却剂泵。
核岛二级泵主要有：余热排出泵、上充泵、低压安注泵、安全壳喷淋泵、电动辅助水泵、汽动辅助水泵和水压试验泵等，约占核级泵的40%左右。
核安全三级泵主要有：设备冷却水泵、重要厂用水泵、硼酸再循环泵、化学添加剂泵、乏燃料池冷却泵、硼酸输送泵、前贮槽循环供料泵、除气塔疏水泵、冷冻水循环泵等，约占核级泵的60%左右。
1.反应堆冷却剂泵反应堆冷却剂泵又叫做主泵，属安全一级，是压水堆核电厂最关键的设备之一，可分为全密封泵和轴封泵两大类。
主泵的作用是为反应堆冷却剂提供驱动压头，保证足够的强迫循环流量通过堆芯，把反应堆产生的热量送至蒸汽发生器，产生推动汽轮机做功的蒸汽。
2.余热排出泵余热排出泵属安全二级，是余热排出系统的组成部分，属于一回路系统，位于安全壳内。
其主要功能有：反应堆停堆后，该泵驳运带有堆内剩余热量的冷却剂经热交换器降温后，再注入堆内；当反应堆发生大破口失水事故时，该泵从换料水箱吸水，注入堆内；在换料箱达到最低水位时，该泵切换到从安全壳地坑吸水注入堆内，冷却循环；反应堆换料时，该泵将换料水箱内的介质驳运到换料水池；换料完毕后，又将换料水池介质驳运回换料水箱。
在反应堆停运过程中，余热排出泵使反应堆冷却剂在余热排出系统热交换器和反应堆压力容器之间循环以保证电厂进人冷停堆状态。
在正常停堆和事故停堆后带出堆芯的衰变热，维持核电厂处于安全状态。
3.上充泵上充泵是核电站中执行重要功能用泵，属安全等级二级，建造等级二级，具有流量小、扬程高、转速高的特点，常采用立式或卧式多级双层壳体结构的离心泵。
上充泵的主要功能有：1）反应堆正常运行时为一回路补充含有硼酸的上充水，稳定回路系统压力。
2）向主泵提供机械密封冷却水，保证主泵机械密封正常工作，阻止主泵内有放射性的一回路水外泄。
3）当一回路出现如破口等失水事故时，上充泵在高压安注工况运行，将反应堆换料水箱中的高浓度硼酸水注入一回路，以控制反应性。
浅谈核电站主给水泵配置利弊
浅谈核电站主给水泵配置利弊作者：李明来源：《科技资讯》2015年第34期摘要：核电站主给水系统是核电站常规岛的重要系统，而主给水泵是主给水系统的核心设备，该文结合国内外常规电站与核电站的主给水泵配置方案，从驱动方式、驱动机构、备用泵设置及运行台数等方面对多个核电站主给水泵配置特点进行了详细分析，在主给水系统设备可靠性一定的前提下，合理的主给水泵配置方式有利于提高机组整体可用率，同时，主给水泵作为核电站常规岛部分主要的辅助机械设备，其配置方式对核电站工程造价和运行的经济性也有着显著的影响。
关键词：主给水泵给水泵配置利弊中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）12（a）-0070-02核电站主给水系统为核岛的蒸汽发生器提供合格的主给水，是核电站常规岛的重要系统，而主给水泵是该系统的核心，对核电厂安全、稳定和经济运行有非常重要的作用。
1 主给水泵驱动方式的比较主给水泵的驱动方式主要有蒸汽汽轮机驱动和电机驱动两种。
汽动给水泵使用高压缸抽汽作为驱动汽源，与电动泵相比，可以降低厂用电率及消除启动电流过高的问题。
常规火电机组蒸汽参数高且均为全速机，使用汽动泵作为驱动给水泵，效率较高，长期运行较为经济，而对于核电站来说，主蒸汽参数低，蒸汽汽轮机驱动的效率较常规火电低得多。
国内已运行核电站中，如大亚湾、岭澳一期等机组，主给水泵均为汽动给水泵。
这主要与汽轮机的选型有关，两个电厂都选用全速机。
采用汽动给水泵可以降低主汽轮机排气损耗，从而提高低压缸末级的效率。
采用半速汽轮机的核电机组，不需要给水泵汽轮机帮着减轻主汽轮机的负担。
由于核电蒸汽参数降低，汽动给水泵效率下降，与电动给水泵相比，其运行经济性方面的优势已不明显[1]。
电动泵系统比汽动泵系统简单，占地面积也相对较小，其设计、土建、安装和运行维护费用均比汽动泵有较大优势。
另外，电动泵的可靠性略高于汽动给水泵，事故恢复能力也要比汽动给水泵高。
核电用泵国产化与上海泵行业发展调研及分析
上海具备生产低压安注泵的企业有上海电气凯士比核电泵阀、上海凯泉 泵业、上海凯士比泵和上海阿波罗等。目 前 ，上海电气凯士比核电泵阀和上
海凯 泉泵业持有 国家核安 全局颁发的设计和 制造低压安注 泵的许可证 ，上海 电气凯士 比核 电泵 阀拥 有多个百万千瓦级压水堆核 电厂低压安注泵的合 同。
临界 。
１ ． 反应堆冷却剂泵
反应堆冷却剂泵简称核主泵，
属核安 全一级 ，是压水堆 核电厂最 关 键的设备之一 ，可分 为全密封泵 和轴封泵两大类 。主泵是一 回路 中 唯一的能动设备 ，为反应堆冷却剂 提供驱动压头 ，保证 足够的强迫循 环流量通过堆芯 ，把 反应堆产生的 热量送至蒸汽发生 器 ，产生推动汽 轮机做功的蒸汽 ， 长 期连续运行在 高温 、高压和带放射性的环境中。 上 海电气凯士比核 电泵 阀可生 产轴封式核一级 主泵 ￣ Ｎ Ｃ Ａ Ｐ １ ４ ０ ０ 核
级各有不同 。以 二代改进型百 万千
和反应堆 压力容器之 间循环以保证 电厂进入 冷停 堆状态 。在正 常停堆和事故 停堆后带 出堆芯的衰变热 ，维持核 电厂处于安全状态 。 上海 电气凯士 比核 电泵阀 、上海凯 泉泵 业 、上海凯士 比泵及上海 电力修
造总厂等都具备生产余热排出泵的能力。其中，上海电气凯士比核电泵阀和
上海市近年来核电用泵生产企业概况表
企业名称 上海电气凯士比核电泵阀有限公司 上海凯士比泵有限公司 核电辅助设备产品类别 核
、
备注 ２ ０ １ １ 年３ 月获核二、三级泵设计制造许可证 ，２ ０ １ ２ 年３ 月获 Ｃ ＡＰ １ ４ ０ ０ 反应堆冷却剂泵 （ 核 级）研制 许可
主泵的现状
据核电专家介绍，AP1000主泵（核电站反应堆冷却剂泵）是我国第三代核电自主化依托项目首批机组的重要关键核心设备。
AP1000主泵采用高惯量飞轮大功率屏蔽电机泵，不同于以往其他堆型核电站常用的轴封泵，可以实现60年运行期间免维修，对于提高核电站反应堆系统的安全可靠性起到重要作用。
此前，美国EMD公司曾针对AP1000主泵进行全尺寸原型泵的测试，EMD为科蒂斯?莱特流体控制有限公司下属的一个单位，主要为西屋公司生产水泵。
西屋公司在AP600中首次提出使用屏蔽泵，并且为了将其用于AP1000而重新设计了部件以提高其可提供的流量，同时降低流体能损。
与迄今为止应用于动力反应堆中的常规主泵相比，西屋公司将这种主泵定位为：高惯量、高可靠性和低维修费用的主泵。
据西屋公司称，这种屏蔽泵没有密封，从而消除了因主泵密封失效而可能产生的LOCA事故，并且减少了维修费用。
西屋公司还指出，主泵设置在每个蒸汽发生器的通道端部以内，这样也有其安全和性能方面的优势。
AP1000中还设置4台这样的主泵，每台蒸汽发生器安装2台主泵。
西屋电气公司透露，原型泵的性能已经完成了500小时的满负荷测试。
屏蔽泵起源于核潜艇用反应堆，这是首次应用在AP1000这类工程项目上，因此需要进行全比例原型试验。
西屋公司首次提出使用这种屏蔽电机泵的概念是在AP600的应用上，这次在AP1000原型堆上的屏蔽电机泵经过重新设计，流量更大，流量减退时间更长。
西屋公司称，较之现役核电反应堆上使用的传统轴封泵，这种屏蔽泵惯量更大，可靠性更高，维修频率更低，据称可实现60年设计运行期间免维修。
西屋公司介绍，这种屏蔽泵没有密封，因而消除了由密封失效引发失水事故的可能，而且可减少维修工作量；同时，屏蔽泵将设置在每台蒸汽发生器的管头位置，具备安全性和高运行性能优势。
从上世纪八十年代开始，我国采取多种形式发展核电，同时逐步开展核电设备的国产化工作。
迄今为止，我国已能独立生产制造百万千瓦级核电核岛的大部分主设备，唯有核岛主设备的反应堆冷却剂泵还没有在国内成套生产制造完成过，百万千瓦级核电主泵一直依靠进口，核主泵的国产化已成为制约我国成套提供百万千瓦级核电主设备的瓶颈之一。
屏蔽泵在核电中的发展和应用
屏蔽泵在核电中的发展和应用本文主要介绍了在核电厂的发展历程上屏蔽泵的应用，重点介绍了屏蔽泵的结构特点、优缺点以及屏蔽泵的发展前景。
泵的种类应有尽有，被广泛应用于化工、石油、电力、食品等多个领域，并且在农业、林业、渔业等各个行业也发挥着重要的作用。
其中，屏蔽泵作为泵类设备中非常特殊的一种，由于其具有结构特殊、功能特殊等特性，因此越来越为大家注意。
又因其能够达到绝对无泄漏，符合当今人类社会安全与环保的主题，目前在化工、石化、医药、纺织、制冷、航天、核电、军工等领域已充分采用。
本文主要针对屏蔽泵在核电中的发展和应用做以重点介绍。
我们都知道传统的离心泵都是靠轴封密封完成的，其中，轴封分为机械式和填料式两种，但是不论哪种轴封都不能完全达到无泄漏。
在最早应用的特殊化工行业中，存在各种易燃、易爆、剧毒等介质：例如:液氯、光气、环氧乙烷等，这些介质一旦泄露到空气中，就会对人体造成致命的危害，对环境造成难以估量的损失。
正是在这种情况下，为了赢求绝对、完全地无泄漏，屏蔽泵应运而生。
屏蔽泵是指将定子绕组和转子绕组分别置于密封金属筒体内的屏蔽电动机驱动、泵壳与驱动电机外壳用法兰密封相连，取消了泵轴动密封结构的泵。
追溯其历史，距今大概已经有一百多年了。
现在，屏蔽泵在核电行业中也逐渐被广泛采用。
始建于1954年，服役于1958年，已于1982年停运的世界上第一座“专一民用核电站”美国希平港原子能发电站的反应堆冷却济泵（即主泵）就是采用屏蔽泵。
核电中的反应堆冷却剂具有高温、高压、高辐射等特点，而使用无泄漏的屏蔽泵作为主泵，结构紧凑，系统简单，省去了轴承润滑油系统和复杂的轴封系统。
下图1为基本型的屏蔽泵，主要由电机定子、转子部件（轴）、叶轮、泵体、耐磨板、定转子屏蔽套、轴承等几部分组成。
从上图可以看出屏蔽泵的几大特点：1、电机和泵连成一体，与传统的轴封泵和电机通过联轴器相连有很大的区别，传统的轴封泵通过联轴器与电机连接，转子位置是固定的，而屏蔽泵的转子是动态的，只有当轴向力平衡时才能在某一位置达到平衡，当介质的特性如温度、压力、粘度等发生改变时，该转子也会发生相应的移动，换言之，同一台屏蔽泵，输送不同工况的介质或者不同的温度压力等，平衡状态是不一样的。
浅谈压水堆核电站AP1000屏蔽式电动主泵
１ 反应 堆冷却剂 系统 简述
一
压 力 容器
图 １ ＡＰ１０００一 回路 系 统 布 置 图
表 １ 一回路系统主要参数
参 数 冷 端 数 量 （个 ） 热 端 数 量 （个 ） 堆 芯 出 口压 力 （ＭＰａ） 堆 芯 出 口温 度 （℃ ） 堆 芯 入 口压 力 （ＭＰａ） 堆 芯 入 口温 度 （℃ ） 每 环 路 最 佳 估 算 流量 （ｍ ／ｈ）
数 值 ４
ｌ５．５Ｏ ３２１．１ １５．９３ ２８０．７ ３５７７２．１
ＡＰ１０００反 应 堆冷 却 剂 系 统 借 鉴 了美 国 ＡＰＰ— ＣＥ公 司开发 的两 环路压水堆 的设计 ，主 回路 由 ２ 个 并 联 环路 组 成 ，每 一 个 环 路 由一 台蒸 汽 发 生 器 、 一 条热 段 主 管道 、２条冷 段 主 管 道 和 ２台并 联 的主 泵 组成 ，另 有一 台稳 压 器联 接 到 其 中的一 个 环路 的 热管段。ＡＰ１ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ０００蒸汽发生器为立式 、倒 ｕ形管型蒸 汽 发生器 ｂ】。 主泵 采用 无 轴 封 的屏 蔽 式 电动 主 泵 ， 其一 回路 系 统 主要参 数 见表 １所 示 ］，一 回路 布置 见 图 １。
２００８年第 ４期
，Ｊ．番柱 采
维普资讯
浅谈压水 堆 核 电站 ＡＰ１０００屏蔽式 电动 主泵
张 明乾 刘 昱 李承 亮
（中广 核工 程设 计 有 限公 司 上海 分公 司 ，上 海 ；２０００３０）
摘要 ：综合介绍美 国西屋公司第三代先进压水 堆 ＡＰ１０００屏蔽式电动主泵的主要技术特点 ，通 过对屏蔽式 电动主泵 功能及 机械 结构方面的介绍 ，探讨 其设 计上 的独特优 点，分析评估此泵在我国技术转让过程 中存在 的潜在 风险 。
核电站中的主泵系统作用与原理
核电站中的主泵系统作用与原理核电站是一种利用核反应产生热能，进而转化为电能的设施。
而核反应所产生的热能需要通过主泵系统来进行有效的传输和利用。
本文将介绍核电站中主泵系统的作用和原理。
一、主泵系统的作用主泵系统在核电站中起着至关重要的作用，主要包括以下几个方面：1. 提供冷却剂流动：核电站中的核反应需要大量的冷却剂来稳定温度，并将产生的热能传输出去。
主泵系统通过提供足够的冷却剂流动，确保核反应的稳定运行，并防止核反应堆超温。
2. 保持系统压力：主泵系统通过控制冷却剂的流动速度和压力，保持核反应堆内部的稳定压力。
这有助于维持核反应的持续进行，并确保核反应堆的安全性。
3. 供应动力设备：主泵系统不仅需提供核反应所需的冷却剂流动，同时也为核电站的其他设备提供动力。
例如，主泵系统可以为涡轮发电机提供动力，使其能够将核反应所产生的热能转化为电能。
4. 保障系统的稳定性：主泵系统在核电站中也起到维持系统稳定运行的作用。
通过控制和调节冷却剂的流动速度和压力，主泵系统能够稳定供应充足的冷却剂，确保核反应的平稳进行，减少系统故障和波动。
二、主泵系统的原理主泵系统是核电站中的核心组成部分，其工作原理主要包括以下几个方面：1. 冷却剂循环：主泵系统将冷却剂从反应堆中抽出，经过冷却器降温后再重新注入反应堆。
这种循环流动不仅有助于稳定冷却剂温度，还能将产生的热能传递给冷却剂。
2. 泵驱动：主泵系统通常由多个泵组成，为确保连续供应冷却剂，每个泵都需要有稳定的驱动力。
核电站中常采用电动泵作为主泵系统，通过电力驱动泵的运转，从而进行冷却剂的流动。
3. 压力控制：为确保核反应堆的安全性，主泵系统需要保持恰当的压力。
通过控制泵的流量和阀门的开闭来调节压力，确保核反应堆内的压力维持在安全范围内。
4. 自动保护：为应对突发情况，主泵系统还需要具备自动保护机制。
一旦发生异常情况，如压力过高或温度异常升高，主泵系统将会立即采取相应的措施，如停泵或调整泵的运行参数，确保核电站的安全运行。
AP1000三代核电反应堆冷却剂泵屏蔽电机的技术特点
AP1000三代核电反应堆冷却剂泵屏蔽电机的技术特点本反应堆冷却剂系统是借鉴了国外的先进技术设计而成的，其设计理念包括两个并联环路，每个环路上都包括两个冷段主管道、一个蒸汽发生器以及一条热段主管道构成，并且还有两台主泵，其以并联的方式存在，在热管段也有一台稳压器。
该蒸汽发生器是呈倒U状的。
1 该屏蔽电机的优势APl000反应堆冷却剂泵（以下简称主泵）是一种单级、单吸、无轴封、高转动陨量、立式离心屏蔽电泵，用于输送高温、高压反应堆冷却剂。
泵由泵壳、叶轮和导叶组成，泵吸入口竖直向下，吸入管直接与蒸发器下封头焊接；排出口为水平切线方向.吐出管与系统主管道焊接。
图1为主泵结构示意图。
APl000主泵由泵和屏蔽电机两部分组成.电机置于泉下部。
泵的叶轮直接装于电机转子轴仲端，即与电机同轴。
泵壳与电机壳体采用特殊的机械密封结构用主螺栓连接组成一密封的整体.构成反应堆冷却剂压力边界，整个机组没有外露的旋转都分。
为使电机推力轴承承受一个适当的载荷。
叶轮在设计时进行特殊考虑，使其在运行时产生一个向上的轴向力以平衡转子自重。
该屏蔽电机优势是非常明显的，其结构紧凑，并且在运行过程中不会产生泄露，所以具有较高的安全性，设备的结构情况见图2。
虽然这种设备具有较高的成本，但是该设备在运行过程中比较稳定可靠，不需要进行太多的维护工作，所以综合看来效益还是比较可观的，现在不仅在核电站有所应用，很多核动力潜艇也开始应用这种屏蔽电机。
这种AP1000屏蔽电机在保留了自身的优势同时，也进行了一些改进，弥补了其中的一些缺陷。
（1）屏蔽电机的主泵旋转轴本身结构较为简单，没有向外延伸的部分，所以在液体输送的过程中不会泄露，在这种情况下，即便是轴密封系统失灵，或者出现突发的断电情况，其也不会泄露冷却剂，整个核电站也因此运行更为高校。
（2）该系统中，省略了轴密封设备和相关的辅助设备，机组运行变得更为简便，大大降低了后期维护和检修泵的工作量，并且也没有联轴器这种构造，所以也就不会出现了机组对中这个问题。
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浅析核电主泵的发展以及各代主泵的特点
摘要：本文简要介绍了核电站主泵的发展以及各代主泵的优缺点，包括新型
三代核电屏蔽式主泵的主要特点。
关键词：核电主泵屏蔽
引言
从1954年前苏联成功建成世界第一座5兆瓦的实验性核电站到现在100万
千瓦的先进压水堆核电站，民用核电站已经发展了三代。虽然其设计理念和电站
结构都有很大的改动，但作为核电站心脏的主泵，其核心设备的地位一直未曾动
摇。
1.二代主泵的特点
一代核电站为实验堆，本文暂且不论。在商用核电站中，从二代到二代加的
核电站机组，都是采用带轴封的单级离心主泵。以秦山二期100D主泵为例，该
主泵从西班牙ENSA采购，是一台立式带飞轮的单级离心泵。
该主泵的轴封采用串联的三级密封，第一层密封为可控液膜密封，第二层为
压力平衡摩擦端面型密封，第三层为机械摩擦端面双效应型密封。该主泵的主要
优点是效率高，但同时，其缺点也是显而易见的。
首先，核岛内必须多增两套管路，一套轴封注水/冷却水管路和一套轴封泄
露水回收管路，他们的泄露或失效都会导致核岛内核泄漏。轴封水温度检测、压
力检测、液位检测和流量检测系统都是为了轴封专设的监测单元，增加了系统复
杂性和操控难度。
其次，不论采用多先进的轴封，其固有的特性决定了存在轴封失效的可能，
一旦失效，将会对主泵乃至整个核电站造成严重的影响。即使只考虑正常的损耗，
在核电站整个寿期内也需要多次更换，不利于核电站的长期稳定运行。而且，由
于主泵位于核岛内，处于高辐射区，维修人员每次维修所接受到的放射剂量也是
一个不容忽视的问题。
2.三代主泵的特点
上世纪80年代的前苏联切尔诺贝利和美国三里岛核泄漏事故发生后，大众
越来越关注核电站防止核泄漏以及电站安全运行的能力。在核电技术沉寂了近
40年后，美国西屋公司研发出了新一代的核电技术--AP1000核电技术。
AP1000核电站采用非能动技术，即其安全系统完全不依赖外部能量，能够
利用自然界的能量如势能、气体膨胀和密度差引起的对流、冷凝和蒸发来完成安
全功能的技术。AP1000作为第三代核电技术，其经济性和安全性都在二代加的
基础上有了很大的提高。为了满足安全性的要求，AP1000核电站采用了屏蔽式
主泵。
AP1000屏蔽式主泵也是一台立式布置的单级离心泵，它的电机和泵处于一
个压力边界内，没有轴封，其定子和转子都带有屏蔽套，保证其不和腔体内介质
相接触。从下图1 AP1000主泵结构图能看出，三代主泵水力部分的结构和二代
主泵区别不大，但由于屏蔽套的存在，降低了AP1000主泵的总体效率。
图1 AP1000主泵结构图
AP1000主泵有四套轴承，上下径向轴承和上下推力轴承。四套轴承都采用
瓦块式的水润滑滑动轴承，运行时在轴瓦和轴套之间产生一层很薄的水膜，保证
了轴承的润滑和冷却，轴瓦的主要材料是石墨，提供了良好的耐磨性能，轴套的
材料是表面镀司太立合金的600合金钢，具有很高的硬度，保证了60年的设计
寿命。该轴承不需要专设的冷却系统，减少了整个主泵系统的泄漏点。
AP1000主泵有两套冷却系统，一套是包裹在电机定子壳体外侧的外置水套，
一套是外置热交换器。外置水套内通设备冷却水，内部众多的档条增加了冷却水
流通面积，增加了冷却效果。外置热交换器是一台安装在泵壳水平位置的管式热
交换器，他的一次管路和电机壳体相连，承受系统压力，二次侧则连通设备冷却
水。在两套冷却系统的共同努力下，能够保证轴承温度、绕组温度在可接受的范
围内，不会影响电机寿命。
AP1000主泵的安全功能由上下两个飞轮来完成，在主泵失电后，由于飞轮
的大惯量产生一定时间的惰转，带走堆芯产生的热量，给其余的应急系统的投用
争取关键的时间。上下飞轮结构一样，包括内轮毂、钨合金块、外保持环和包壳。
内轮毂固定在转子上，钨合金块提供了惰转所需的配重，而外保持环固定住所有
钨合金块，使其即使在超速情况下也不会飞散，包壳的作用是将整个飞轮和一回
路介质隔离，防止腐蚀。
结论：
由于AP1000主泵独特的设计，取消了轴封，增加了屏蔽套，使得其总效率
有所降低。但是，如果将取消轴封带来的支持系统投入成本、维护成本以及由他
带来的安全成本考虑在内，那选用屏蔽式主泵将会大大的优于传统的轴封式主
泵。
目前，首台AP1000主泵所有的工程试验和耐久试验已经结束。从结果来看，
完全能够满足系统的水里要求以及对于主泵60年设计寿命以及免维护的要求。
今年晚些时候，第一批AP1000主泵将运抵AP1000世界首堆的三门现场。相信
在AP1000首堆投入运行后，更加能够显现屏蔽式主泵的优势。同时，也希望国
内能够尽快完成AP1000屏蔽式主泵的国产化，带动整个AP1000核电国产化的
进程。