核科学与技术系列教材 核电厂系统与运行PDF电子书下载

第1章 核电厂概述与安全性 1

1.1 核电厂的能量平衡 1

1.2 核电厂的安全性 3

1.2.1 核电厂的主要风险 3

1.2.2 核电厂安全目标 4

1.2.3 核电厂安全许可证制度 4

1.2.4 核电厂有关安全的基本设计思想 7

第2章 核电厂运行物理基础 10

2.1 原子核物理基础 10

2.1.1 原子序数与质量数 10

2.1.2 质量亏损与结合能 11

2.1.3 放射性 12

2.1.4 中子与物质相互作用 14

2.1.5 核裂变 16

2.2 中子源 19

2.2.1 天然中子源 19

2.2.2 人工中子源 20

2.2.3 中子源组件 20

2.3 中子核反应截面 21

2.3.1 微观截面和宏观截面 21

2.3.2 截面的温度效应 23

2.4 中子注量率与中子慢化 23

2.4.1 中子扩散方程 24

2.4.2 中子的慢化 25

2.4.3 裂变时中子的释放 26

2.4.4 中子代时间 28

2.5 中子循环与反应堆临界 28

2.5.1 增殖因数 29

2.5.2 四因子公式 30

2.5.3 有效增殖因数 31

2.6 反应性 31

2.6.1 反应性系数 33

2.6.2 温度系数 33

2.6.3 压力系数 35

2.6.4 空泡系数 36

2.6.5 功率系数 36

2.7 中子毒物 36

2.7.1 可燃毒物 37

2.7.2 可溶毒物 37

2.7.3 控制棒 37

2.7.4 氙 39

2.7.5 钐 43

第3章 堆芯与冷却剂系统 45

3.1 堆芯 45

3.1.1 反应堆分类 45

3.1.2 堆芯结构设计 46

3.1.3 堆芯核设计 52

3.1.4 堆芯功率 54

3.2 冷却剂系统 56

3.2.1 冷却剂系统的功能 56

3.2.2 冷却剂系统的构成 56

3.2.3 冷却剂系统的运行参数 60

3.2.4 冷却剂泵 60

3.3 各种类型核电厂的设计特点 66

3.3.1 CANDU型重水堆 66

3.3.2 快中子增殖堆 70

3.3.3 沸水堆核电厂 75

3.3.4 高温气冷堆 79

第4章 蒸汽动力转换系统 84

4.1 朗肯循环 84

4.1.1 朗肯循环的过程 84

4.1.2 朗肯循环的效率 85

4.1.3 蒸汽再热与回热循环 86

4.2 核电厂的蒸汽动力循环系统 88

4.2.1 蒸汽发生器 90

4.2.2 除氧器 95

4.2.3 蒸汽管线系统 96

4.2.4 给水系统 97

4.2.5 汽轮机 98

4.2.6 交流发电机 99

4.2.7 凝汽器 100

第5章 仪表与控制系统 102

5.1 参数测量原理 102

5.1.1 温度测量 102

5.1.2 压力测量 105

5.1.3 水位测量 106

5.1.4 流量测量 109

5.1.5 位置测量 110

5.1.6 放射线测量 111

5.1.7 中子的测量 113

5.1.8 反应堆周期测量 117

5.1.9 堆芯中子注量率测量 117

5.2 反应堆仪表监测系统 119

5.2.1 核功率测量系统 120

5.2.2 堆芯测量系统 121

5.2.3 控制棒位置指示系统 122

5.2.4 冷却剂系统监测 122

5.2.5 其他监测系统 124

5.3 压水堆核电厂的控制系统 125

5.3.1 反应性控制和功率分布控制 125

5.3.2 功率调节系统 128

5.3.3 一回路系统压力控制 132

5.3.4 稳压器水位控制 135

5.3.5 蒸汽发生器水位控制 137

5.3.6 蒸汽排放控制 139

5.3.7 主控制室 140

5.3.8 核电厂仿真机 145

5.4 各种类型反应堆的控制特点 148

5.4.1 沸水堆控制 148

5.4.2 高温气冷堆控制 150

5.4.3 钠冷快中子增殖堆控制 152

5.4.4 重水堆控制 153

5.5 核电厂数字化控制系统 158

5.5.1 核电厂计算机系统 158

5.5.2 核电厂计算机控制 161

5.5.3 压水堆数字化控制系统 163

5.5.4 沸水堆数字化控制系统 165

5.6 核电厂保护系统 167

5.6.1 反应堆保护参数 167

5.6.2 反应堆保护系统 169

5.6.3 堆芯保护系统 171

5.6.4 反应堆保护装置 173

5.6.5 反应堆数字化保护系统 174

第6章 核电厂辅助系统 177

6.1 化学和容积控制系统 177

6.1.1 体积控制 178

6.1.2 水质控制 178

6.1.3 硼浓度控制 178

6.1.4 硼热再生系统 179

6.1.5 硼回收系统 179

6.2 余热排出系统 180

6.3 设备冷却水系统 182

6.4 重要厂用水系统 182

6.5 废物处理系统 183

6.5.1 废气处理系统 183

6.5.2 废液处理系统 184

6.5.3 固体废物处理系统 186

6.6 安全壳通风净化系统 188

6.7 蒸汽发生器排污系统 189

6.8 燃料操作系统 190

6.8.1 压水堆燃料操作系统 190

6.8.2 重水堆燃料操作系统 191

6.8.3 重水堆装卸料机 193

6.8.4 不停堆换料 194

6.8.5 乏燃料储存池 195

6.9 重水堆辅助系统 196

6.9.1 重水堆慢化剂系统 196

6.9.2 慢化剂覆盖气体系统 197

6.9.3 停堆冷却系统 197

6.9.4 重水净化系统 199

6.9.5 氘化和除氘系统 199

6.10 厂用电系统 200

第7章 安全系统与专设安全设施 202

7.1 反应堆停堆系统 202

7.1.1 控制棒停堆系统 202

7.1.2 压水堆第二停堆系统 203

7.1.3 重水堆第二停堆系统 204

7.2 应急堆芯冷却系统 205

7.2.1 压水堆安全注射系统 205

7.2.2 沸水堆应急堆芯冷却系统 206

7.2.3 重水堆应急堆芯冷却系统 207

7.3 安全壳包容系统 208

7.3.1 安全壳的类型 208

7.3.2 安全壳隔离系统 211

7.4 安全壳喷淋系统 212

7.5 可燃气体控制系统 213

7.6 辅助给水系统 214

7.7 非能动安全系统 214

7.7.1 余热排出系统 215

7.7.2 安全注射系统 215

7.7.3 安全壳冷却系统 215

7.8 重水堆安全系统 215

第8章 核电厂正常运行 219

8.1 运行管理 220

8.1.1 运行安全管理体系 220

8.1.2 运行性能指标 222

8.2 核电厂的运行模式 223

8.2.1 运行状态 223

8.2.2 运行模式 226

8.3 核电厂的运行技术规格书 228

8.4 核电厂的运行规程 230

8.5 核电厂的调试 232

8.5.1 调试主要阶段 232

8.5.2 调试准备工作 237

8.5.3 调试进度计划 238

8.6 核电厂正常起动与停运 239

8.6.1 起动 239

8.6.2 核电机组的负荷跟踪 241

8.6.3 停运 243

8.7 核电厂换料和大修 243

8.7.1 燃料管理 243

8.7.2 维修 245

8.7.3 在役检查 248

8.7.4 定期试验 250

8.8 运行经验反馈 253

第9章 核电厂异常运行 255

9.1 核电厂的工况 255

9.1.1 核电厂状态分类 255

9.1.2 核电厂事件分级 256

9.2 设计基准事故与监督 258

9.2.1 核电厂设计基准事故 258

9.2.2 燃料包壳完整性监督 263

9.2.3 冷却剂系统承压边界完整性监督 265

9.2.4 安全参数显示系统 267

9.3 严重事故及其管理 267

9.3.1 核电厂严重事故 267

9.3.2 核事故应急管理 270

9.3.3 核事故应急计划与准备 274

9.3.4 核事故应急措施 275

9.3.5 核事故后恢复措施 277

附录 核电厂模拟器实验指示书 279

A.1 国际原子能机构的重水堆核电厂模拟器 279

A.1.1 起动 279

A.1.2 电厂总览 280

A.1.3 停堆棒 280

A.1.4 反应性控制 281

A.1.5 一回路热传输系统的主回路 281

A.1.6 一回路热传输系统的上充和下泄 283

A.1.7 热传输系统装量控制 283

A.1.8 热传输系统压力控制 283

A.1.9 下泄凝汽器控制 283

A.1.10 蒸汽发生器给水泵 285

A.1.11 蒸汽发生器水位控制 285

A.1.12 蒸汽发生器水位显示 285

A.1.13 蒸汽发生器水位手动控制 285

A.1.14 汽轮机抽气 288

A.1.15 汽轮发电机 288

A.1.16 反应堆调节系统 288

A.1.17 电厂功率调节 290

A.1.18 参数趋势图 290

A.1.19 故障设置 290

A.2 电厂运行模式 292

A.2.1 Normal模式下的功率调节 292

A.2.2 Alternate模式下的功率调节 292

A.2.3 Normal模式下降低功率 293

A.2.4 满功率运行时的温度分布 293

A.3 反应堆调节系统 294

A.3.1 功率调节 294

A.3.2 控制策略 295

A.3.3 RRS系统响应 295

A.3.4 手动控制 296

A.3.5 手动抽棒 296

A.4 堆调系统故障和跳堆 296

A.4.1 轻水液位流入阀门误开 296

A.4.2 轻水液位流入阀门误关 297

A.4.3 意外插棒 297

A.4.4 跳堆并恢复 298

A.4.5 跳堆 299

A.5 热传输系统 299

A.5.1 CV20误开 299

A.5.2 CV22误开 300

A.5.3 CV12误开 301

A.5.4 MV1误关 301

A.5.5 CV5误开 302

A.6 蒸汽和给水系统 303

A.6.1 LCV101误开 303

A.6.2 LCV101误关 303

A.6.3 蒸汽流量计故障 304

A.6.4 蒸汽压力控制 304

A.6.5 跳堆和再起动 304

A.7 常见故障处理 305

A.7.1 所有给水阀关闭 305

A.7.2 所有给水泵失电 305

A.7.3 汽轮机异常跳机 306

A.7.4 压力测量故障 306

A.7.5 小破口事故 307

A.7.6 主蒸汽管线破裂事故 307

参考文献 308