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第1章 原子核反应基本概念 1

1.1原子核构造 1

1.1.1原子和原子核 1

1.1.2同位素 2

1.1.3原子核半径 2

1.2核的结合能 3

1.2.1核力 3

1.2.2结合能 3

1.3原子核反应 5

1.4重原子核裂变 7

1.4.1原子核裂变条件 7

1.4.2原子核裂变过程 7

1.4.3原子核裂变结果 8

1.4.4自持链式裂变反应 10

1.4.5裂变武器——原子弹 11

1.5轻原子核聚变 11

1.5.1聚变反应 11

1.5.2热核武器——氢弹 12

1.6放射性同位素衰变 12

1.6.1放射性同位素 12

1.6.2放射性衰变常数、半衰期 13

第2章 核反应堆物理原理 16

2.1原子核反应堆简介 16

2.2中子慢化与扩散 17

2.2.1中子散射 17

2.2.2中子扩散 18

2.2.3中子吸收 18

2.3反应堆临界条件 19

2.3.1堆芯内中心运动 19

2.3.2有效增殖因数 21

2.4反应堆的中子注量率和功率分布 22

2.4.1中子注量率 22

2.4.2功率分布 23

2.5反应性及反应性控制 24

2.5.1瞬发中子的时间特性 24

2.5.2缓发中子的时间特性 25

2.5.3温度效应 26

2.5.4反应堆控制原理 27

2.6反应堆的燃烧过程 28

2.6.1反应性随运行时间的变化 28

2.6.2燃耗过程 29

2.6.3中毒、碘坑和结渣 30

2.6.4核燃料的转化和增殖 32

2.7堆芯核设计简介 32

2.7.1核设计目标和准则 32

2.7.2堆芯几何尺寸的确定 33

2.7.3堆芯栅格参数选择 36

2.7.4反应性控制设计 39

2.7.5反应性系数 43

2.7.6堆芯功率分布 47

2.7.7堆芯燃耗分析及燃料管理 52

第3章 反应堆热工水力设计原理 56

3.1反应堆内热量的来源及其分布 56

3.2反应堆内的热量传递过程 58

3.2.1燃料内的导热过程 59

3.2.2芯块表面与包壳内表面间的接触传热过程 60

3.2.3通过包壳的导热过程 60

3.2.4燃料元件包壳外表面与冷却剂间的放热过程 61

3.2.5反应堆内其他部件的冷却问题 63

3.3反应堆热量传输至堆外过程 64

3.4反应堆内冷却剂流动方向及流场分布 65

3.4.1堆内冷却剂流动方向 65

3.4.2堆内冷却剂流场分布 66

3.5堆芯热工设计简介 67

3.5.1热工设计准则 67

3.5.2堆芯热通道因子 68

3.5.3临界热流密度比 69

3.6反应堆水力设计原理 72

3.6.1液体冷却剂的流动阻力计算 72

3.6.2冷却剂流经串联、并联管道时的阻力计算 74

3.6.3冷却剂流经整个反应堆时的分压降和总压降的计算 74

3.6.4唧送冷却剂的循环泵耗功计算 75

第4章 压水反应堆结构 76

4.1概述 76

4.2堆芯结构 76

4.2.1燃料组件 78

4.2.2控制棒组件 86

4.2.3可燃毒物组件 87

4.2.4中子源组件 89

4.2.5阻力塞组件 90

4.3堆内构件 92

4.3.1堆芯下部支承构件 93

4.3.2堆芯上部支承构件 97

4.4反应堆压力容器 102

4.4.1压力容器筒体组合件 102

4.4.2压力容器顶盖 103

4.4.3反应堆筒体与顶盖密封 104

4.4.4主要设计参数 105

4.5控制棒驱动机构 106

4.5.1耐压壳部件 106

4.5.2工作线圈部件 107

4.5.3钩爪部件 108

4.5.4驱动轴部件 109

4.5.5棒位指示线圈部件 110

4.5.6控制棒提升或下降工作顺序 110

4.5.7主要性能参数 112

4.6反应堆本体配套部件 112

4.6.1驱动机构冷却风罩 112

4.6.2驱动机构拉紧装置 113

4.6.3堆顶及驱动机构放气管系 114

4.6.4 AP1000一体化堆顶结构 114

4.6.5金属反射型保温层 116

4.6.6压力容器支座结构 119

4.6.7水池底部密封结构 120

第5章 核燃料装换、储存、检验系统及设备 122

5.1核燃料装换系统 122

5.1.1系统功能和要求 122

5.1.2系统工艺流程和布置 123

5.2装卸料主要设备 129

5.2.1安全壳环行吊车 130

5.2.2反应堆顶盖吊具和堆内构件吊具 133

5.2.3装卸料机 134

5.2.4控制棒与阻力塞抽插机 139

5.2.5水下运输小车 140

5.2.6水下倾翻机 142

5.2.7其他设备 146

5.3核燃料储运及检验系统 147

5.3.1系统功能和要求 147

5.3.2系统工艺流程 147

5.4核燃料储运及检验设备 149

5.4.1新燃料升降机 149

5.4.2新燃料储存格架 150

5.4.3乏燃料储存格架和水池 150

5.4.4燃料抓取机 151

5.4.5新燃料检查装置 152

5.4.6水下观察装置 153

5.4.7燃料组件破损检查装置 154

5.4.8燃料组件修复装置 154

5.4.9乏燃料运输容器装卸起重机 155

5.5核燃料装换操作程序 156

5.5.1核电站首次装料 156

5.5.2核电站装换料操作程序 158

5.5.3乏燃料运输容器装料操作 160

第6章 反应堆冷却剂系统及主要设备 162

6.1反应堆冷却剂系统 162

6.2一回路辅助系统 165

6.2.1化学和容积控制系统 166

6.2.2硼和水补给系统 171

6.2.3主泵轴封水系统 173

6.2.4余热排出系统 174

6.2.5设备冷却水系统 176

6.2.6乏燃料池冷却和净化系统 178

6.3专设安全设施系统 179

6.3.1安全注射系统 179

6.3.2安全壳喷淋系统 183

6.3.3蒸汽发生器辅助给水系统 185

6.3.4安全壳隔离系统 187

6.3.5安全壳消氢系统 190

6.4蒸汽发生器 191

6.4.1设备功能及原理 191

6.4.2结构描述 192

6.4.3主要性能参数 197

6.4.4运行、维修 199

6.5稳压器 202

6.5.1设备功能 202

6.5.2结构描述 203

6.5.3主要技术参数 205

6.5.4运行和维修要求 205

6.6反应堆冷却剂泵机组 209

6.6.1功能和运行要求 209

6.6.2离心式轴密封泵机组结构描述 211

6.6.3主泵辅助系统和相关仪表 219

6.7主管道及主设备支撑 223

6.7.1主管道 223

6.7.2主设备支撑 225

6.7.3阻尼器 228

6.8核二、三级容器和热交换器 229

6.8.1核二、三级容器（箱式）设备 229

6.8.2核二、三级热交换器 232

6.9核二、三级泵 236

6.9.1上充泵 237

6.9.2余热排出泵 238

6.9.3安全壳喷淋泵 239

6.9.4电动应急给水泵 240

6.9.5汽动应急给水泵 240

6.10核级阀门 241

6.10.1稳压器弹簧式安全阀 241

6.10.2气动卸压阀 241

6.10.3先导式安全阀组 242

6.10.4气动比例喷雾阀 244

第7章 二回路热力及电力系统 245

7.1二回路工艺系统 245

7.1.1系统功能 245

7.1.2系统流程 245

7.1.3主要技术参数 247

7.2饱和蒸汽轮机 247

7.2.1饱和蒸汽轮机本体结构 251

7.2.2汽水分离再加热系统 260

7.2.3汽轮机轴封系统 265

7.2.4汽轮机旁路排放系统 266

7.2.5汽轮机蒸汽和疏水系统 270

7.3热力系统及设备 271

7.3.1主蒸汽系统 272

7.3.2主给水系统 275

7.3.3给水加热及除氧系统 277

7.3.4循环水系统及循环水过滤系统 294

7.3.5蒸汽发生器排污系统 300

7.4发电机及辅助系统 303

7.4.1发电机结构 303

7.4.2发电机定子冷却水系统 308

7.4.3发电机密封油系统 310

7.4.4发电机氢气供应系统 313

7.4.5发电机氢气冷却系统 316

7.4.6发电机励磁和电压调节系统 317

7.5输配电系统 324

7.5.1秦山核电站输配电系统 324

7.5.2大亚湾核电厂输配电系统 324

7.5.3同步并网系统 325

7.5.4发电机中性点接地系统 326

7.5.5 GSY的强迫空气冷却系统 327

7.6核电站厂用电系统 327

7.6.1交流电源系统 328

7.6.2直流电源系统 330

7.6.3重要厂用交流仪表电源（UPS不间断电源） 331

7.6.4应急柴油发电机系统 331

7.6.5控制棒驱动机构电源系统 332

7.6.6照明系统 333

第8章 核电厂的监测、控制和保护系统 334

8.1反应堆监测系统 334

8.1.1堆芯核功率测量系统 334

8.1.2堆芯中子注量率测量系统 344

8.1.3堆芯温度测量系统 348

8.1.4堆芯冷却监测系统 350

8.1.5压力容器水位测量系统 351

8.1.6一回路主系统的热工测量 352

8.2压水堆控制调节系统 353

8.2.1反应堆功率调节系统 353

8.2.2冷却剂平均温度调节系统 356

8.2.3稳压器压力调节系统 357

8.2.4稳压器水位控制系统 358

8.2.5蒸汽发生器水位控制系统 359

8.2.6蒸汽旁路排放与大气释放控制系统 361

8.2.7化学和容积控制系统及其补给水系统 361

8.2.8汽轮机调节系统 362

8.3反应堆保护系统 363

8.3.1系统功能 363

8.3.2安全停堆系统 366

8.3.3专设安全设施驱动系统 370

8.3.4连锁系统 373

8.4主控制室和计算机系统 375

8.4.1主控制室 375

8.4.2应急控制室 378

8.4.3计算机系统 380

8.5通信系统 383

8.5.1系统功能 383

8.5.2系统描述 384

第9章 核电厂厂房设计 387

9.1厂址条件和总平面布置 387

9.1.1厂址条件 387

9.1.2厂房总体布置 390

9.2反应堆安全壳厂房 394

9.2.1预应力混凝土安全壳 395

9.2.2钢结构安全壳 403

9.3核岛其他厂房 413

9.3.1核辅助厂房 413

9.3.2燃料厂房 415

9.3.3电气和控制厂房 416

9.3.4应急柴油发电机厂房 417

9.4常规岛厂房 418

9.4.1汽轮发电机厂房 418

9.4.2循环水泵房（联合泵房） 421

第10章 核电厂安全设计 423

10.1核安全设计原则 423

10.2主要安全措施 424

10.2.1反应堆具有负反应性温度系数 424

10.2.2热工设计上留有必要的裕量 424

10.2.3设置有防止放射性物质逸出的屏障 425

10.2.4反应堆安全保护 425

10.2.5专设安全设施 426

10.2.6电源安全可靠 427

10.2.7抗震措施 428

10.2.8消防措施 428

10.2.9防汛、防台风及防外来物冲击 428

10.2.10控制室布置的改进措施 428

10.3核电站事故分析 429

10.3.1压水堆核电厂的运行工况 429

10.3.2一般事故分析 432

10.3.3重大事故分析 435

10.3.4极限事故分析 438

10.3.5严重事故的防止和缓解 441

10.4安全分析报告 447

10.4.1安全分析报告的编制依据 448

10.4.2安全分析报告的主要内容及要求 448

10.5核电厂安全审评与监督 451

10.5.1核电厂安全审评依据 451

10.5.2核安全监督 452

10.5.3核电厂安全审评程序 453

第11章 核电厂三废处理及环境保护 455

11.1核电厂放射性物质的产生和排出 455

11.1.1正常运行状态下的排放源项 455

11.1.2事故工况下的排放源项 456

11.1.3严重事故下的排放源项 459

11.2核电厂放射性三废处理 461

11.2.1放射性废气处理 461

11.2.2放射性废液处理 464

11.2.3放射性固体废物处理 468

11.3核电厂辐射防护、环境监测及核应急管理 470

11.3.1核电厂放射性屏蔽及辐射防护分区 470

11.3.2核电厂放射性排放管理 472

11.3.3核电厂辐射监测 474

11.3.4核电厂环境监督 476

11.3.5核电厂应急计划和管理 479

11.4核电厂抗自然灾害的措施 481

11.4.1取水口防水生物措施 481

11.4.2抗地震措施 482

11.4.3防汛、防台风措施 482

11.4.4抗龙卷风的设计 483

11.4.5抗飞机撞击 483

11.5核电厂的环境评价 483

11.5.1核电厂环境影响报告 483

11.5.2核电厂环境影响评价 486

11.5.3核电厂与火电厂对环境影响的比较 488

11.5.4生活中的放射性辐照 489

第12章 轻水堆核电技术改进和发展 491

12.1国外轻水堆核电技术发展 491

12.1.1压水堆核电技术 491

12.1.2沸水堆核电技术 494

12.1.3轻水堆核电技术改进措施 495

12.2用户对新一代核电机组性能要求 497

12.3第三代压水堆核电技术 498

12.3.1欧洲新一代核电机组EPR 498

12.3.2非能动先进压水堆核电机组AP1000 522

12.3.3先进压水堆APWR+ 587

12.3.4先进压水堆系统80+ 592

12.4先进沸水堆核电站（ABWR） 609

12.4.1概述 609

12.4.2沸水堆核电站特点 611

12.4.3先进沸水堆（ABWR） 612

12.5超临界水堆核电技术（SCWR） 623

12.5.1概述 623

12.5.2反应堆设计 625

12.5.3回路系统 627

12.5.4待解决的问题 629

附录 缩略语 630

参考文献 632