1、目 錄一、一回路裝置概述21.1 在正常運行時，一回路裝置所擔負的任務：21.2 在事故工況下，為保證反應堆安全，一回路裝置必須完成下列任務：2二、主冷卻劑系統32.1 系統的功用和設計要求32.2 主要設備簡述32.2.1 蒸汽發生器32.2.2 主冷卻劑泵（主泵）52.3 主冷卻劑系統布置形式62.3.1 分散式布置72.3.2 緊湊式布置72.3.3 一體化布置8三、壓力安全系統93.1 壓力安全系統所擔負的職能如下：93.2 壓力安全系統的工作原理10穩壓器典型結構103.2.2 壓力調節原理10四、水質控制系統114.1 水質控制系統綜述114.2 凈化系統124.2.1 高壓凈化系

2、統124.2.2 低壓凈化系統13五、化學物添加系統13六、水質監測取樣系統14七、輔助水系統157.1 設備冷卻水系統157.2 補給水系統167.3 其它輔助水系統17八、工程安全設施18九、放射性廢物處理系統19十、參考文獻19船舶核動力裝置一回路系統摘要：反應堆堆芯因核燃料裂變產生巨大的熱能，將冷卻劑加熱成高溫高壓水，高溫高壓水流經蒸汽發生器內的傳熱型管，通過管壁將熱能傳遞給型管外的二回路冷卻水，釋放熱量后又被主泵送回堆芯重新加熱再進入蒸汽發生器。水這樣不斷地在密閉的回路內循環，被稱為一回路。關鍵字：核燃料裂變，高溫高壓水，密閉循環，蒸汽發生器，主泵一、一回路裝置概述壓水堆一回路裝置是

3、為保證反應堆和蒸汽發生器正常運行及事故工況下安全工作而設的系統和設備。所以，又稱反應堆裝置或核蒸汽發生裝置。1.1 在正常運行時，一回路裝置所擔負的任務：反應堆啟動和運行時，按預定的方式向一回路中供給冷卻劑，以保證回路中所需要的冷卻劑數量及壓力；使回路中冷卻劑循環流動，帶出反應堆堆芯的熱量，并傳給二回路介質，即把堆芯中核燃料裂變能所轉變的熱量傳導并輸送給二回路介質；防止一回路裝置產生不允許的超壓，保證反應堆及一回路系統的安全；凈化一回路冷卻劑中附帶的雜質，控制水質，保證冷卻劑品質符合要求；監測一回路冷卻劑的質量和成分；搜集各系統排出的放射性廢物，并加以處置，保證船上人員及環境的安全。1.2 在

4、事故工況下，為保證反應堆安全，一回路裝置必須完成下列任務：排除停堆后堆芯剩余釋熱；在反應堆堆芯受到熔化威脅前，強行向堆芯注水。為執行以上任務，并保證反應堆安全工作，必須為進行冷卻劑循環、體積和壓力控制、水質控制、安全控制、放射性管理及輔助冷卻和補給水等一系列任務而設專門的系統和設備。1.3 按功用劃分，一回路所設系統可分為六種：主冷卻劑系統擔負循環冷卻劑的任務；容積和壓力控制系統進行容積和壓力控制；水質控制系統擔負回路中冷卻劑的凈化、添加化學物質控制水質，對水質監測及取試樣的任務；輔助水系統由設備冷水系統、補給水系統和其它輔助水系統構成；工程安全設施為了預防反應堆及附屬設備發生事故以及在事故工

5、況下限制和防止主要設備損傷而設的設施；放射性廢物處理系統為放射性廢物的收集及處理而設。二、主冷卻劑系統2.1 系統的功用和設計要求主冷卻劑系統保證一回路冷卻劑進行循環，是一回路的主要系統，簡稱主系統。主冷卻劑系統的功用是在正常運行時將堆芯產生的熱量傳給蒸汽發生器，使二回路工質變為蒸汽；在反應堆停堆時，可用該系統除去堆芯剩余熱量的一部分；在事故時（如失水事故）也可作為應急堆芯冷卻的手段之一。此外，主冷卻劑系統還為包容在運行溫度和壓力下的冷卻劑提供一個完整的承壓邊界，以控制放射性物質向系統外擴散。典型的主冷卻劑系統的范圍為包括驅動機構包殼在內的反應堆壓力殼、蒸汽發生器的一回路側、主冷卻劑泵、穩壓器

6、及到釋放閥和安全閥的管系、聯接上述設備的管道及管道附件、支管上的隔離閥及高壓管道。簡圖如下：1反應堆 2.堆芯 3、4. 蒸汽發生器 5.穩壓器 6.主冷卻劑泵 7.高壓給水加熱器 8.主給水泵2.2 主要設備簡述 蒸汽發生器蒸汽發生器是用于將冷卻劑的熱量傳給二回路側的水，產生一定壓力、溫度的蒸汽，供汽輪機裝置及其它設備用汽。因此，其設計必須保證在任何運行工況下所需要的蒸汽產量及蒸汽參數。在設計蒸汽發生器時，應特別注意使其工作可靠，并有最小的尺寸和重量。因為蒸汽發生器工作不可靠將使一回路側冷卻劑流入二回路側，引起放射性向二回路側擴散。因此，蒸汽發生器必須堅固，不能滲漏，更不允許一回路側與二回路

7、側互相串通。蒸汽發生器的尺寸和重量在很大程度上取決于傳熱面的大小，并與冷卻劑的參數和傳熱管的結構和材料有關。一、二回路之間的平均溫差直接影響蒸汽發生器的傳熱面積，增大平均溫差可減少蒸汽發生器的尺寸和重量。從尺寸、重量角度，希望力圖增大這個溫差，但增大溫差會增加換熱的不可逆損失，降低裝置的經濟性。目前，一、二回路間的平均溫差一般不超過40。設計蒸汽發生器時必須盡全力減少腐蝕，因為蒸汽發生器的腐蝕產物進入主冷卻劑系統中，會引起冷卻劑放射性強度增強，并引起放射性腐蝕產物在主冷卻劑系統中沉積。為此，蒸汽發生器傳熱管的材料必須有極小的腐蝕率。用碳鋼和珠光體鋼材，盡管采取調整水質的辦法，也是不能滿足要求。

8、奧氏體不銹鋼具有很高的抗腐蝕能力，所以多被采用。但奧氏體不銹鋼抗應力腐蝕能力較差，所以蒸汽發生器設計從安全可靠角度出發，應采用抗應力腐蝕能力最強的鎳基合金材料，包括抗應力腐蝕的新型不銹鋼。目前使用的蒸汽發生器有自然循環式及直流式兩類。.1 自然循環式該蒸汽發生器的特點是二回路側水由于密度差而自然循環。其結構形式多為立式U形管型冷卻劑經一回路側水室流入傳熱管，再從另一水室流出蒸汽發生器。二回路側產生的蒸汽，經由汽水分離器送至主蒸汽管。為了控制水質，下部裝有排泄管。為了減少負荷波動引起的水位波動，加大了上部的面積,簡圖如下：.2 直流式該蒸汽發生器的特點是二回路側工質的流動不是依靠自然循環那樣的密

9、度差來推動，而是依靠給水泵的壓頭來實現。給水在給水泵的壓頭作用下，順序一次通過加熱段、蒸發段、過熱段各個受熱面。給水在受熱面中一面流動一面被加熱、蒸發、過熱，最后蒸汽達到所要求的溫度（帶有一定過熱度的過熱蒸汽）。在直流蒸汽發生器中，由于工質運動都是由水泵壓頭產生的，所以受熱面上工質均為強制流動。由于工質一次通過受熱面，因此水一次全部蒸發完畢，而沒有自然循環。直流蒸汽發生器運行工況的各種改變（如給水量的變動），都將導致汽水通道各點工質參數的變化，隨之便引起了受熱面各區段所占長度的變化，這種特性也不同于自然循環蒸汽發生器。直流蒸汽發生器的體積比自然循環式小，重量輕；易于產生過熱蒸汽；另外，由于蓄熱

10、量和儲水量都小而且受熱面的加熱和冷卻都容易達到均勻，因此它允許快速啟動和停止。但是，由于它在運行中不進行排污（或進行少量排污）和鍋內水處理，因此它對水質要求高。它不僅需要較純的補給水，而且要求冷凝水不受污染。因此應對冷凝水進行除鹽處理。另外，由于二回路側工質完全是依靠給水泵壓頭流動，因而使給水泵壓頭增高、消耗功率增大。最后，由于直流蒸汽發生器的熱容量小，當外部負荷變動時引起的壓力變化速度更敏感。又由于蒸汽發生器內加熱、蒸發，過熱區段之間無固定的分界線，無論一回路及二回路的擾動，都將導致各區段分界線的移動和出口汽溫的變化。因此，要求直流蒸汽發生器有較復雜的自動調節系統。 主冷卻劑泵（主泵）主冷卻

11、劑泵的作用是強制冷卻劑循環。它的結構型式取決于裝置線圖、反應堆型式、工質的物理性質和參數等。壓水堆所用主冷卻劑泵的要求是安全可靠性，它比常規裝置要高得多。因它的功用、工作條件、工質參數、維護使用情況以及調節方式都與常規裝置不同。主冷卻劑泵排送流量大，揚程較低，因此泵的比轉數高，接近混流泵的范圍。另外，主冷卻劑泵的工作溫度高達280，工作壓力高達14.71兆帕，屬于高溫高壓用泵。最主要的是該泵排送的冷卻劑具有一定的放射性，必須盡力減少漏泄。防止冷卻劑外漏是主冷卻劑泵的特殊要求之一。除此之外，在主冷卻劑泵斷電事故時，為了保證反應堆堆芯不被燒毀，要求泵有足夠的轉動慣性，保證在短時間內仍能以一定的流量

12、向堆芯供水，達到繼續冷卻堆芯的目的。在初期的核動力裝置中，為了減少主冷卻劑泵外漏而避開軸封的困難，多采用密封泵。這種泵與電機全部密封在泵殼內，用水潤滑的軸承支持，所以不必擔心有放射性物質外漏。但是，這種泵的電機結構特殊，比普通電機成本高，而且效率要低10%-15%。隨著裝置功率加大，大型密封泵的缺點更為突出，特別是由于對軸封的研究已有明顯進展，所以目前在核電站中幾乎不采用密封泵而采用軸封泵。但在船舶核動力中，由于主冷卻劑泵功率小，一般仍認為采用密封泵是適當的。由于主冷卻劑泵的特殊工作條件，主冷卻劑泵為第一類機器，所以泵的承壓部分應與核一級容器和管道采用同樣的質量標準。下圖為日本“陸奧”號使用的

13、立式主冷卻劑泵。采用立式泵的主要理由是占用安裝面積小。該泵為單級離心泵，流量為900噸/時，揚程是0.343兆帕，泵的底部為吸入口，排出口在側面，吸入口和泵輪之間裝有止回閥。電機定子用屏蔽套與冷卻劑隔離，用屏蔽覆蓋的轉子和軸承與冷卻劑接觸，定子的外側用設備冷卻水冷卻。該泵在正常運行時以全速工作，其轉數為1800轉/分。在帶走衰變熱時，為了節約電力而以半速工作，轉數為900轉/分。（1）1電機定子 2電機轉子 3葉輪 （2）“陸奧號”安全殼內一回路系統設備布置圖4泵內止回閥 5 泵殼 6冷卻盤管2.3 主冷卻劑系統布置形式主冷卻劑系統的布置形式將影響一回路裝置的性能。隨著人們認識和對性能要求的提

14、高，主冷卻系統的布置將更趨向緊湊。目前已出現的布置形式有：分散式布置、緊湊式布置和一體化布置。 分散式布置圖（2）為日本核商船“陸奧”號一回路系統的布置圖。為了防止放射性在船上擴散及事故情況下防火和防水淹的目的，將36兆瓦熱功率的壓水堆及一回路系統設備均置于鋼制的安全殼內，安全殼置于反應堆艙內。反應堆安全殼是一個氣密的直立式圓柱狀容器，其直徑與高度均為10米。頂蓋是球形的，可以為控制棒驅動機構提供足夠的空間。安全殼的設計條件是：內壓力不超過1.23兆帕，外壓力不超過0.29兆帕，溫度不超過189，它是由5.88兆帕級的高抗拉強度鋼制成。安全殼底部設有兩套壓力平衡閥門，以防止在船體沉沒時，由于外

15、部壓力而造成殼體破裂。當壓力差大0.2兆帕時，閥門打開，使海水進入安全殼內，當壓力差消除后，則閥門自行關閉。一回路系統由二條對稱的環路組成。每一條環路有一臺主冷卻劑泵和一臺蒸汽發生器。它們與跨接于兩條環路間的穩壓器一起，對稱包圍布置在反應堆的四周，反應堆冷卻劑的流量為1800噸/時。在全功率時，蒸汽發生器產生251的飽和蒸汽，壓力為3.92兆帕，在零功率時，產生278的飽和蒸汽，壓力為6.31兆帕。為了減少海洋條件對一回路的影響，將反應堆布置在船體中心線上，將蒸汽發生器布置在船體中心線附近，而且反應堆壓力容器，蒸汽發生器和主冷卻劑泵全是固定不動的。為了減少熱膨脹的影響，采用主冷卻劑系統管道補償

16、方法，并盡量縮短主管道的長度，而且選用強度較高的材料，主管道內徑為203毫米，壁厚為14毫米。該系統布置的特點是各主要設備在安全殼內呈分散狀態，依靠較長的主管道相連接，故稱為分散式布置。 緊湊式布置下圖(1)為“北極”號破冰船一回路設備組成圖，圖(2)為“北極”號主冷卻系統的布置圖。圖(1)為“北極”號破冰船一回路設備組成圖圖(2)“北極”號主冷卻系統的布置圖該船整個動力裝置由兩個完全相同的獨立組構成，總功率為55200千瓦。每一獨立組由一座反應堆、四臺蒸汽發生器、四臺主冷卻劑泵以及穩壓器（容積補償器）、離子交換過濾器、冷卻器等組成。蒸汽發生器為內部裝有管束的圓柱體結構、主冷卻劑泵為立式屏蔽密

17、封離心泵。該裝置的蒸汽發生器、主冷卻劑泵和穩壓器均緊靠反應堆四周布置，主管道非常短，形成緊湊式布置。 一體化布置左圖為法國CAP反應堆特點是形管蒸汽發生器、主冷卻劑泵與反應堆壓力容器構成整體的一體化型式。這種布置省去了主管道、壓力容器頂蓋和蒸汽發生器入口封頭。減少了一回路冷卻劑的流動阻力，提高了反應堆冷卻劑的自然循環能力。冷卻劑從壓力容器法蘭側部的主冷卻劑泵送入堆芯，加熱后進入蒸汽發生器管束，使二回路側產生飽和蒸汽，冷卻劑放熱后回到主冷卻劑泵吸入口。這種布置由于蒸汽發生器高于堆芯，加大了位差，并且一回路流阻較小，所以反應堆冷卻劑具有較高的自然循環能力。這種回路即使在不用主冷卻劑泵運行時，也可利

18、用自然循環流動帶出額定功率的20%-30%.一體化壓水堆布置緊湊，具有自然循環能力強、無大失水事故、造價低、建造周期短等優點，是小型堆的發展方向之一。三、壓力安全系統壓水堆動力裝置主冷卻劑系統的壓力會因出現某種故障或外來干擾而迅速變化。壓力超過設計壓力，將使承壓部件和設備遭到破壞；壓力過低，會使堆芯出現超過熱工安全設計準則。特別指出，主冷卻劑系統的名義壓力系指穩壓器內的工質壓力而言。3.1.1 系統的流程壓力安全系統的流程圖圖為壓力安全系統的流程。主要設備為穩壓器，它是一個高壓容器。穩壓器內部的冷卻劑為液相與蒸汽相共存狀態。在液相內，裝有電加熱器，在蒸汽相中裝有向蒸汽相噴射冷卻劑的噴頭。另外還

19、有安全閥和釋放閥等附屬裝置，當穩壓器內壓力過大時，用這些閥將冷卻劑排放到卸壓箱中。除此之外，還有壓力、液位、電加熱器功率等的顯示記錄裝置和電加熱器功率、噴霧流量的調節裝置。3.1 壓力安全系統所擔負的職能如下：在反應堆裝置穩態功率運行時，維持主冷卻劑系統壓力為所要求的運行壓力；當汽輪機負荷變化時，冷卻劑溫度隨之變化，主冷卻劑系統中冷卻劑體積也隨之變化，穩壓器能充分吸收該體積的變化；在汽輪機負荷變化的過渡過程中溫度也隨之變化，穩壓器可限制系統的壓力波動在允許范圍之內；反應堆啟動時，按主冷卻劑系統升溫升壓的要求，用穩壓器將主冷卻劑系統的壓力從常壓提高到工作壓力。停堆時，按降溫降壓要求，使主冷卻劑系

20、統壓力降下來；用以排除主冷卻劑系統中的某些有害氣體（裂變氣體）。3.2 壓力安全系統的工作原理穩壓器典型結構穩壓器的結構有壓力補償器和電加熱式穩壓器，但目前多數反應堆用立式圓筒型蒸汽穩壓器。在俄羅斯多用氣體容積補償器，圖為日本“陸奧”號所用的穩壓器。它是兩端帶有橢圓球封頭的圓柱體耐壓容器，由殼體、電加熱器、噴淋管及波動管等部分構成。在穩壓器的底部裝有波動管與主冷卻劑系統的熱管段相連。由于波動流入的水與穩壓器內的水有一定的溫度差，會使器壁與電加熱器保護管產生熱應力，所以當有波動流入時，為了保護器壁和電加熱器保護管，在內部裝有波動流入導向裝置，使流入水與穩壓器內的水迅速混合。穩壓器內的水由裝在底部

21、的電加熱器進行加熱，保持蒸汽相的壓力。為了防止搖擺時電加熱器露出水面，電熱元件全部布置在底部中間位置，且立式安裝。另外在低水位時可以迅速切斷電源，以防電加熱元件燒毀。電加熱器的總功率為130千瓦，分為八組，每單元組用三相440伏電源供電。穩壓器上部裝有噴淋噴頭，用噴淋管與主冷卻劑系統冷管段相連。當穩壓器內壓力升高超過規定值時，由噴頭噴入冷卻劑，將穩壓器內的部分蒸汽冷凝，使其壓力降至規定值。為了減少噴淋時的熱應力，噴頭平時有少量的冷卻劑流過。在穩壓器上部設有人孔，它可以對噴頭進行檢修和更換。除此之外，還有安裝安全閥、釋放閥的接嘴及放空氣旋塞等。穩壓器用底部的波動管與反應堆出口主管道相連，用噴霧管

22、與反應堆入口主管道相連。 壓力調節原理在正常穩態功率運行時，為了將主冷卻劑系統壓力維持在所要求的運行壓力范圍，由內部的某些電加熱器加熱，以補充向外界的散熱，從而將蒸汽相的溫度保持在相應壓力下的飽和溫度。但是，這些電熱器沒有追隨由于冷卻劑膨脹或收縮體積波動的能力。為了完成2和3 的職能，穩壓器的動作如下：當汽輪機負荷減少時，冷卻劑的平均溫度增加，體積膨脹，冷卻劑通過波動管流入穩壓器，壓縮蒸汽相部分。如果此時主冷卻劑系統壓力過大，打開噴霧管的壓力控制閥，用比蒸汽相溫度低的冷卻劑向蒸汽相噴霧，冷凝一部分蒸汽而吸收壓力波動。當汽輪機負荷增加時，冷卻劑的平均溫度降低，體積收縮，冷卻劑通過穩壓器底部的波動

23、管從下部流出穩壓器。此時，由于穩壓器內壓力降低，一部分液相水被蒸發達到熱平衡。穩壓器的設計應將此壓力保持在最低允許值以上，此時為了加速液相水的蒸發，可以使用不同組的電加熱器，以提高蒸汽空間的壓力，從而使冷卻劑的工作壓力回升。四、水質控制系統4.1 水質控制系統綜述輕水型反應堆裝置是用高純度脫鹽水作為慢化劑和冷卻劑。它的工作條件極其惡劣。處在高溫、高壓、高速流動、高熱通量及高中子通量輻照條件下工作。水在高輻照下會電離分解產生游離氧，加速設備的腐蝕。水質不合規定會使傳熱表面結垢，影響傳熱效率，同時會使設備產生嚴重腐蝕。特別是氯離子含量增大，會使不銹鋼設備產生不允許的應力腐蝕，影響裝置正常運行和使用

24、壽命。腐蝕產物在設備中沉積會影響設備工作的可靠性，同時腐蝕產物受照射而活化，增大裝置的放射性水平。因此，控制反應堆裝置的水質是十分重要的問題。反應堆裝置中控制水質的方法通常采用過濾器除去顆粒狀雜質。過濾器形式很多，已見用于壓水堆一回路中的有疊層不銹鋼片及燒結尼龍或燒結不銹鋼做成的微孔過濾元件制成的過濾器。另外還可采用電磁過濾器以除去有磁性固體顆粒雜質，一般要求過濾器過濾顆粒直徑為25微米，特殊要求的地方可達5微米。還采用樹脂床離子交換器除去離子狀雜質。向介質中添加化學物品調整值，減少水中含氧量，從而減少介質對材料的腐蝕率。在一回路裝置中設有冷卻劑凈化系統、化學物添加系統和取樣系統。我們把這些與

25、控制水質有關的系統通稱為水質控制系統。根據設計思想不同，這些系統可以單獨設立，也可與其它系統合并為一個共用系統，但控制水質的任務必須完成。4.2 凈化系統凈化系統的型式有高壓凈化及低壓凈化兩類。高壓凈化系統的工作壓力與主冷卻劑系統的壓力基本相同。低壓凈化系統是將離子交換器的入口壓力減壓到較低壓力或常壓。 高壓凈化系統圖所示為高壓凈化系統。該冷卻劑凈化系統提供兩種冷卻劑凈化手段機械過濾和離子交換。冷卻劑由主冷卻劑系統的主冷卻劑泵出口（高壓管段）引出，經再生熱交換器一次冷卻，再經非再生熱交換器二次冷卻到離子交換器樹脂工作溫度（不大于50）。冷卻劑在流過機械過濾器時，不可溶性的雜質則被活性炭吸附，然

26、后在離子交換器樹脂層中進行離子交換反應，其中可溶性的雜質則被樹脂吸收。已去離子的冷卻劑從交換器流出，經再生熱200左右進入主冷卻劑泵的吸入口管段。工作失效的樹脂由液體更換樹脂的管道用水沖洗到廢物處理系統。高壓凈化系統流程簡單、設備少、布置緊湊、不需另外設置輔助泵，但設備均要求能承受高壓，因而制造成本較高。該系統多用于對設備空間要求嚴格的地方。 低壓凈化系統低壓凈化系統如圖所示。該系統為“陸奧”號所采用。特點是凈化系統與容積控制系統及化學物添加系統合為一個共同系統。冷卻劑循環是用充填泵進行的。該系統的冷卻劑從二號環路主冷卻劑泵的吸入側抽出，經再生熱交換器冷卻，用減壓抽出閥將冷卻劑壓力由10.78

27、兆帕減至1.47兆帕，該閥可控制抽出流量。當冷卻劑經停堆冷卻系統的停堆冷卻器冷卻到所要求的溫度后，通向反應堆輔機艙內的離子交換器進行凈化，再經冷卻劑過濾器進入反應堆艙內的體積控制波動箱，冷卻劑由充填泵加壓，在再生式熱交換器中加熱后，返回二號環路主冷卻劑泵的出口側。五、化學物添加系統化學物添加系統用于向主冷卻劑系統中添加聯氨、PH控制劑及氫氣。目的是除去和減少冷卻劑中的溶解氧和水電離輻照分解的氧，抑制介質對設備、管系材料的腐蝕。通常在高溫狀態下除氧用氫氣，低溫狀態下除氧用聯氨船用化學物添加系統如圖所示。它與容積控制凈化系統公用。系統中設有聯氨箱，化學物用充填泵向主冷卻劑系統中添加。氫氣由容積控制

28、箱加入冷卻劑中。在容積控制箱上接一組可調整壓力的氫氣瓶，使容積控制箱水面上覆蓋著一定壓力的氫氣，溶入冷卻劑的氫氣不斷隨冷卻劑凈化流進入主冷卻劑系統中。化學物添加系統圖聯氨除氧聯氨除氧是化學除氧的一種，在反應堆冷啟動時或反應堆停堆后添加聯氨用以去除水中的氧，以防腐蝕。添加氫氣在反應堆運行期間需要不斷向主冷卻劑系統中補充水，由于補水中有溶解氧，故使主冷卻劑系統中氧含量逐漸增多。另外，作為冷卻劑的水在放射性輻照下會發生分解而生成氧，也促使主冷卻劑系統中氧含量增多。由于反應堆內具有放射性，因此在運行時處理的方法就與一般方法不同，不能使用常規動力裝置中所常使用的添加劑。這時，為了在運行中去除一回路中的氧

29、，通常向回路中添加氫氣或氨。六、水質監測取樣系統該系統用于在反應堆整個運行期間及時真實地取出反應堆主冷卻劑系統及有關輔助系統的液體和氣體樣品，供對一回路水質分析用，以便通過分析結果，監測裝置運行情況，指導運行操作。所以說取樣系統是裝置水化學運行操作中的耳目。對該系統操作是否嚴格遵守規程，發現問題能否及時采取必要措施，一定程度上關系到裝置能否正常安全地運行。“陸奧”號所用取樣系統圖下面以“陸奧”號所用一回路取樣系統為例，介紹取樣系統的流程。該系統由主取樣冷卻器、泄放取樣冷卻器、延時盤管、取樣泵及氫氣分析器等所組成。主取樣冷卻器可將高溫高壓的冷卻劑冷卻到100，并收容在取樣瓶內，使在大氣壓下不會閃

30、發。泄放取樣冷卻器是將泄放水冷卻到100，使在取樣口處不產生閃發。延時盤管是使水樣和氣樣在流路中滯留足夠的時間，使及其它一些短半衰期的放射性同位素充分衰變，將取樣室內的放射性水平降到非常低的程度。系統中設有作為氫氣分析器的自動氣體分析器及氣體分析器。自動氣體分析器用以自動測定漏入安全殼、反應堆艙室和反應堆輔機艙室中的氫氣。氣體分析器用以測定來自排出箱、疏水箱、中放箱、容積控制波動箱等氣部分的氣樣和冷卻劑水樣中的氫氣濃度。七、輔助水系統為了保證主冷卻劑系統各種工況下的正常運行，設置了設備冷卻水系統、補給水系統、一次屏蔽水系統、換料充排水系統等，這些系統統稱為輔助水系統。下面分別加以介紹。7.1

31、設備冷卻水系統設備冷卻水系統的功用是向一回路各所需冷卻的設備供給冷卻水。為了防止海水直接與一回路各設備接觸，防止帶放射性物質進入海水而污染環境，因此設備冷卻水為中間閉式冷卻系統。它介于一回路系統與海水系統之間。系統中的冷卻水為除鹽水（淡水）。典型設備冷卻水系統的流程如圖所示。它由設備冷卻水熱交換器、設備冷卻水泵、設備冷卻水波動箱、輔助海水泵等構成。設備冷卻水用設備冷卻水泵循環，流過設備冷卻水熱交換器殼側，被海水冷卻后送往各需冷卻設備，然后再返回熱交換器，如此構成一個閉式的中間冷卻回路。海水是用海水泵循環。為了防止海水漏入熱交換器中，淡水側的水壓應高于海水側。在設備冷卻水系統熱負荷有變化時，設備

32、冷卻水溫度隨之變化，由此引起的冷卻水體積的變化則由設備冷卻水波動箱補償。當波動箱水壓降低時，可自動從一回路補給水系統向該系統補給水。為了減少介質對系統的腐蝕，可向波動箱投放重鉻酸鉀緩蝕劑。7.2 補給水系統補水的來源根據規劃，各動力裝置的設計可不相同，如陸上核電站和“奧托漢”核船，一回路補水與二回路用水的水質準標相同，因此可使用二回路冷凝器脫氣的冷凝水。“陸奧”號是用脫氣除鹽水作為補水，因此在補水系統中另外設置離子交換器，用經處理后的水作為補水。“陸奧”號補水系統原則線圖如圖所示。該系統是由補水冷卻器、補水泵、補水調壓箱及再生式離子交換器構成。其職能是將來自二回路經除氧后的給水供給容積控制系統

33、、取樣系統、設備冷卻水系統等用戶。補水冷卻器用海水冷卻，來自二回路的除氧補給水被冷卻后，用泵送往離子交換器進一步除鹽。為了防止海水向除鹽水側漏泄，補水側的運行壓力為0.2兆帕，而海水側的壓力為0.15兆帕。在補水泵出口裝有調壓箱，用以調整泵壓力的變化及暫時貯存補水。為了防止氧氣重新返入補水中，調壓箱為膜封式，并用控制系統用的空氣調壓。另外，在離子交換器入口設有溫度控制的轉換閥，當水溫增高時，自動將高溫水返回冷卻器入口，保證交換器可靠工作。交換器以后的管道材料，均采用不銹鋼。7.3 其它輔助水系統除上述輔助水系統外，根據裝置設計的不同，尚有換料充排水系統、一次屏蔽水系統，核電站中還有廢燃料池冷卻

34、和純化系統等。這些系統有的單獨成立系統，有的是由其它系統承擔其任務而不單設。一次屏蔽水系統的功用是為反應堆的一次屏蔽水箱充水、排水、冷卻及補充水的損耗、向一次屏蔽水中添加緩蝕劑以及處理由于輻照分解產生的氫氣以防止爆炸等。圖為一次屏蔽水系統的原則線圖。換料充排水系統的功用是向換料所用的臨時屏蔽水套充水和排水。換料充排水系統是在更換燃料時使用。由于廢燃料中積累了大量裂變產物，加上壓力殼及堆內構件的被活化，則在反應堆周圍及元件本身都是具有極強的放射性，同時其衰變熱也很大。因此在換料時必須采取措施以便屏蔽放射性及去除衰變熱。通常采取的措施就是在換料時臨時裝上屏蔽水套，以保證工作人員的安全和防止燃料元件

35、的燒壞。換料充排水系統就是用以向屏蔽水套充水和排水，以便除去堆芯的衰變熱。為了簡化裝置，該系統常借用其它系統來完成其任務。八、工程安全設施對于壓水堆裝置，由于在高溫、高壓、強放射性情況下工作，一旦發生重大事故，危害嚴重。因此，核動力裝置安全是設計、制造、安裝和運行中的一個極其重要的問題。壓水堆裝置的工程安全設施包括余熱及危急冷卻系統、安全注射系統、堆艙（安全殼）噴淋系統及堆艙（安全殼）通風及溫調系統等。工程安全設施中最典型的當為安全注射系統和安全噴淋系統安全注射系統又叫應急堆芯注水系統。在某些事故工況下，例如失水、停泵、斷電及主蒸汽發生器管道破裂時，向反應堆堆芯應急充填和補給冷卻水，以除去衰變

36、熱，防止堆芯燒毀。圖為“陸奧”號采用的安全注射及安全噴淋系統的原理圖。當主冷卻劑系統破斷時，穩壓器的水位降低，壓力也同時降低，并發出應急堆芯注水信號，同時可啟動兩臺應急堆芯注水泵中的一臺，補給水泵兩臺（或補給水泵一臺，應急衰變熱除去泵一臺）。在小失水事故時，由于破口小，壓力降落緩慢，故是在高壓下注水，此時可啟動充填泵（2立方米小時），由容積控制系統向容積控制波動箱中注水。中等失水事故時，壓力為中等程度，用補給水泵（9.6立方米小時）或非常用水箱的水，用應急衰變熱除去泵向堆芯注水。大失水事故時，冷卻劑流出速度大，壓力降低得也快，是在低壓下注水，此時將一次屏蔽箱內的水用應急堆芯注水泵（100立方米小時）向堆芯注水。根據安全注射信號和堆艙（安全殼）內壓力升