1、沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文畢業(yè)設(shè)計題目： 核電蒸汽發(fā)生器泄露事故原因分析 單 位 能源與動力工程系 班級 熱動072 學(xué)生姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 職稱 副 教 授 畢業(yè)設(shè)計進(jìn)行地點： B座225 任 務(wù) 下 達(dá) 時 間： 起止日期:2021年 3 月 8日起至 2021年 6 月 日止教研室主任 年 月 日批準(zhǔn)目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc8259 摘 要 PAGEREF _Toc8259 II HYPERLINK l _Toc9823 Abstract PAGEREF _Toc9823 III HYPERLINK l _Toc27245 第1章 緒 論

2、PAGEREF _Toc27245 1 HYPERLINK l _Toc13649 1.1 本論文的背景和意義 PAGEREF _Toc13649 1 HYPERLINK l _Toc236 1.2 核電站開展與現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc236 2 HYPERLINK l _Toc1270 1.2.1世界能源概況 PAGEREF _Toc1270 2 HYPERLINK l _Toc16695 1.2.2世界核電開展歷程 PAGEREF _Toc16695 4 HYPERLINK l _Toc31876 1.2.3中國核電開展進(jìn)程 PAGEREF _Toc31876 4 HYPERLINK

3、 l _Toc24291 1.2.4 開展核電的重要意義 PAGEREF _Toc24291 7 HYPERLINK l _Toc3494 1.3 本論文的主要內(nèi)容 PAGEREF _Toc3494 9 HYPERLINK l _Toc1960 第2章 核電站 PAGEREF _Toc1960 10 HYPERLINK l _Toc12021 2.1 核電站工作原理及系統(tǒng)組成 PAGEREF _Toc12021 10 HYPERLINK l _Toc16552 2.2 壓水堆核電站 PAGEREF _Toc16552 11 HYPERLINK l _Toc24194 2.1.1壓水堆得根本構(gòu)成

4、 PAGEREF _Toc24194 12 HYPERLINK l _Toc3799 第3章 壓水堆蒸氣發(fā)生器的工作原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計 PAGEREF _Toc3799 14 HYPERLINK l _Toc5979 3.1蒸氣發(fā)生器的概述 PAGEREF _Toc5979 14 HYPERLINK l _Toc19381 3.1.1 蒸汽發(fā)生器的作用及設(shè)計考慮 PAGEREF _Toc19381 14 HYPERLINK l _Toc13737 3.1.2蒸汽發(fā)生器設(shè)備的描述 PAGEREF _Toc13737 15 HYPERLINK l _Toc20659 3.1.3 蒸汽發(fā)生器的根本技術(shù)要

5、求 PAGEREF _Toc20659 16 HYPERLINK l _Toc27406 3.2蒸汽發(fā)生器的分類 PAGEREF _Toc27406 17 HYPERLINK l _Toc14084 3.2.1立式U形管自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器 PAGEREF _Toc14084 17 HYPERLINK l _Toc10688 3.2.2 臥式自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器 PAGEREF _Toc10688 20 HYPERLINK l _Toc5795 3.2.3 直流式蒸汽發(fā)生器 PAGEREF _Toc5795 20 HYPERLINK l _Toc26085 3.3蒸發(fā)器水位調(diào)節(jié) PAGEREF _

6、Toc26085 20 HYPERLINK l _Toc18130 3.4蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng) PAGEREF _Toc18130 22 HYPERLINK l _Toc18080 3.4.1功能 PAGEREF _Toc18080 22 HYPERLINK l _Toc29545 3.4.2系統(tǒng)描述 PAGEREF _Toc29545 23 HYPERLINK l _Toc27811 3.4.3系統(tǒng)運行 PAGEREF _Toc27811 26 HYPERLINK l _Toc13731 第4章 蒸發(fā)器傳熱管的腐蝕及防護(hù) PAGEREF _Toc13731 28 HYPERLINK l _To

7、c25163 4.1傳熱管破壞的種類及原因 PAGEREF _Toc25163 28 HYPERLINK l _Toc5196 4.1.1應(yīng)力腐蝕 PAGEREF _Toc5196 28 HYPERLINK l _Toc10633 4.1.2晶間腐蝕與晶間應(yīng)力腐蝕IGA/IGSCC) PAGEREF _Toc10633 29 HYPERLINK l _Toc11910 4.1.3耗蝕 PAGEREF _Toc11910 29 HYPERLINK l _Toc15909 4.1.4凹痕 PAGEREF _Toc15909 30 HYPERLINK l _Toc11638 4.1.5點蝕 PAGE

8、REF _Toc11638 30 HYPERLINK l _Toc22311 4.1.6高周疲勞 PAGEREF _Toc22311 31 HYPERLINK l _Toc15514 4.1.7微震磨損和機械磨損 PAGEREF _Toc15514 31 HYPERLINK l _Toc18529 4.2防止傳熱管破損的主要措施 PAGEREF _Toc18529 32 HYPERLINK l _Toc1435 4.2.1傳熱管材料 PAGEREF _Toc1435 32 HYPERLINK l _Toc11633 4.2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計 PAGEREF _Toc11633 33 HYPERLIN

9、K l _Toc21457 4.2.3水質(zhì)控制 PAGEREF _Toc21457 34 HYPERLINK l _Toc4537 結(jié) 論 PAGEREF _Toc4537 35 HYPERLINK l _Toc25819 致 謝 PAGEREF _Toc25819 36 HYPERLINK l _Toc9493 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc9493 37 HYPERLINK l _Toc22260 附 錄 1 標(biāo)題 PAGEREF _Toc22260 38第1章 緒 論1.1 本論文的背景和意義從20世紀(jì)40年代第一座核反個應(yīng)堆問世以來，核能的開發(fā)利用進(jìn)入了一個嶄新的階段。早期的核反響

10、堆主要用在軍事上，例如上世紀(jì)40年代至50年代初，美國建造的主要是生產(chǎn)堆，為原子彈生產(chǎn)所需要的钚。由于核動力作為水下動力源有其特殊的優(yōu)勢，美國在第二次世界大戰(zhàn)后，集中研究力量開發(fā)潛艇核動力技術(shù)，于1955年建造了世紀(jì)上第一艘核潛艇。1954年，前蘇聯(lián)奧布寧斯克5000kw試驗核電站建成；1956年底，美國在潛艇壓水堆技術(shù)的根底殺個建成了60MW西平港壓水堆核電站。在此期間，前蘇聯(lián)于1959年建成了核動力破冰船合核潛艇；1964年建成了別羅雅克一號100MW石墨沸水堆核電站。在20世紀(jì)60年代以后，由于世界局勢的緩和，以及工業(yè)的快速開展，核反響堆的研究合使用主要集中在和平利用上，即用在核動力放電

11、上，因此20世紀(jì)六七十年代時核電站反響堆大力開展的時期，從此人類進(jìn)入了一個和平利用核能的新紀(jì)元。此后，核電站在全世界范圍內(nèi)有了相當(dāng)規(guī)模的開展。隨著核電站數(shù)量的增多和適用范圍的擴大，核反響技術(shù)也日臻成熟。隨著工業(yè)技術(shù)的飛速開展和人類文明的進(jìn)步，地球上有限的化石能源在加速地消耗。據(jù)預(yù)言家們估計，化石燃料可能在今后的幾個世紀(jì)內(nèi)被消耗殆盡。除這些化石燃料外，自然界里還有核能、風(fēng)能、誰能、太陽能、地?zé)岷统毕艿取Ｔ谶@些能源當(dāng)中，核能是目前比擬成熟并已在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用的新型。核能不僅有單位體積能量大的優(yōu)點，而且資源豐富，據(jù)初步估計，地球上已勘探到的鈾礦和釷礦資源其能量相當(dāng)于有機燃料的20倍。核動力反響堆

12、使用的一個重要領(lǐng)域是船用核動力，包括潛艇和動力和航空母艦的核動力。因為和動力具有不依賴空氣工作的特點，它作為水下潛艇和潛器的動力有其特殊的優(yōu)點，所以核反響出世以來較早的是被用在核潛艇上。核潛艇與常規(guī)潛艇相比具有水下續(xù)航力強、噪聲小和可靠想好等突出優(yōu)點，因此世界上的幾個核大國都相繼建造了大批的核潛艇。由于核能的單位體積釋放量大、使用時間長，所以對于功率大、燃料消耗多的航空母艦也是一種很理想的動力源。根據(jù)原子的核裂變產(chǎn)生的能量計算，1kg 完全裂變所產(chǎn)生的能量大約相當(dāng)于2800t標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒，或2100t燃油完全燃燒所產(chǎn)生的能量值。因此在大型航空母艦上用核動力取代常規(guī)動力可以大大減少燃料的攜帶量

13、，提高艦艇的續(xù)航能力。目前，美國、俄羅斯等國新建的大型航空母艦主要以核動力為主。從國防的戰(zhàn)略開展看，核動力潛艇是一個國家的重要戰(zhàn)略武器，在強權(quán)政治、霸權(quán)橫行主義的當(dāng)今世界里，是實現(xiàn)二次核打擊、保衛(wèi)國家平安的重要裝備。為此，世界幾個核大國競相在核動力艦船的研究和建造方面投入人力和財力，不斷研究出一些新型的核潛艇和核動力水面艦艇。核動力反響堆應(yīng)用的另一個重要領(lǐng)域是核電站，自第一座核電站問世以來的近50年里，核電站的開展速度很快，目前全世界31個國家和地區(qū)有438座核電站在運行，核電站已積累了5000多堆年的運行經(jīng)驗。從總的開展趨勢來看，在今后的30-50年內(nèi)，還會有更多的國家和地區(qū)建造核電站，核電

14、站的發(fā)電總量將到達(dá)世界總發(fā)電總量的35%以上。核電站多年的運行經(jīng)驗證明，核電是一種清潔、經(jīng)濟、平安的能源。核電站在工作過程中不會向大氣排放和等有害氣體，可以防止產(chǎn)生溫室效應(yīng)，如果全部用核能代替化石燃料發(fā)電，可以改善大氣污染問題。由于核電技術(shù)不斷完善，很多部件都采用了標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，因此其本錢和造價隨之降低。在核電站開展的初期階段，人們就比擬重視核電站的平安問題，從而也促使工程技術(shù)人員在核電站的設(shè)計和建造過程中始終對平安問題十分重視。盡管在核電站的運行和使用過程中也出現(xiàn)過三哩島事故、切爾諾貝利核電站事故等重大事故，但相對于世界上有這么多的核電站在運行，核電站事故出現(xiàn)的概率還是很小的。隨著核電站運行經(jīng)

15、驗的不斷積累，平安措施會越來越成熟，將來的核電站一定會越來越平安，越來越便于操作和使用。1.2 核電站開展與現(xiàn)狀世界能源概況能源是人類生存的重要支柱，是現(xiàn)代社會經(jīng)濟開展的必要保證。然而，隨著世界人口的急劇增長和經(jīng)濟的快速開展，人類社會正面臨著越來越嚴(yán)峻的能源短缺和環(huán)境惡化的壓力。據(jù)資料統(tǒng)計顯示，至1995年底，全世界探明的煤炭可采儲量為10391.8億噸，預(yù)計可采200年；石油剩余量1380億噸，預(yù)計還可以開采40余年，天然氣儲量139.6萬億立方米，預(yù)計可開采60年；水力可開采裝機容量2260GW。最近又有研究探明，在海底儲存著比石油儲量至少大十倍多的碳?xì)渌衔铮鼈冊诘蛪合率呛芎玫娜剂稀?/p>

16、這些能源資源無疑可以支持人類幾十年甚至近百年的能源需要，但很難滿足長期生存開展的需要。直接燃燒這些寶貝的資源以取得動力所需的熱能，在經(jīng)濟上應(yīng)該說也不是極不合理的，而且化石燃料在燃燒的過程中要釋放出大量的二氧化碳，二氧化硫，煙塵，三、四苯芘，放射性飄塵，氮氧化物等。在這些排放物中，一氧化碳、煙塵直接危害人畜；三、四苯芘是強致癌物質(zhì)；放射性飄塵使生物受到輻射損傷；二氧化碳和氮氧化合物會產(chǎn)生酸雨，是植物死亡、飲水變質(zhì)；二氧化碳在大氣中聚積會引起溫室效應(yīng)，是全球氣溫上升，給生態(tài)環(huán)境和世界氣候帶來不利影響。這一切都對人類構(gòu)成嚴(yán)重威脅，是當(dāng)今世界的嚴(yán)重問題，特別是由于二氧化碳的大量排放而產(chǎn)生的“溫室效應(yīng)問

17、題，已引起國際社會的廣泛關(guān)注，曾屢次召開國際會議，提出限制二氧化碳排放的種種要求與措施。1989年5月，82國簽署了赫爾辛基宣言；1997年12月，在有177國參加的日本京都會議上，最后簽署了消減溫室氣體排放標(biāo)準(zhǔn)的?京都議定書?，規(guī)定到2006-2021年與1990年相比，減少量到達(dá)：美國7%，日本6%，歐盟各國8%。要解決經(jīng)濟開展與環(huán)境保護(hù)這對矛盾，目前最切合實際可行的途徑是大力開展核電技術(shù)。據(jù)初步統(tǒng)計，雖然全世界已探明可開采鈾儲量1997年只夠用幾十年至近百年，但如果采用快中子增殖堆，通過燃料的轉(zhuǎn)生、再生，那么可再用2000多年，如果進(jìn)一步實現(xiàn)受控聚變反響，并在海水中提取氘加以利用，那么所

18、獲取的聚變能可供世界享用百億年以上，那時人類將不再為能源問題而困擾。 2核電是高能量、低耗料的電廠1kg全部裂變釋放的能量相當(dāng)于2700噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒產(chǎn)生的能量，這比任何一種化學(xué)反響釋放的能量都要大幾百萬倍；一噸海水中得氘聚變反響時釋放的能量相當(dāng)于250噸標(biāo)準(zhǔn)煤。一座1000MW的火電廠每天燒8000噸左右的優(yōu)質(zhì)煤，每年需3000000噸煤，而同樣規(guī)模的核電廠，每天只需要2,86kg噸235U；假設(shè)用平均富集度為2.86%的鈾燃料，那么每年只需要40噸左右就夠了，由此可以大大緩解交通運輸?shù)拿堋?核電是一種非常清潔的能源它不僅能長期穩(wěn)定地供給能源，而且對環(huán)境、改善人類生存條件發(fā)揮重要作用。一座1

19、000MW的燃料火電廠，每年向大氣中排放幾十萬噸二氧化硫、煙塵和700多萬噸的二氧化碳，以及幾十噸的重要金屬如砷、鉛、水銀合放射性同位屬素鈾、釷、鐳，給人類生存環(huán)境造成嚴(yán)重污染，而每千瓦小時額核發(fā)電量，從采礦直至完成，整個處理過程所排放的二氧化碳總和只有12克。據(jù)估算，如果把世界上的核電都用煤電替代的話，那么僅1990年就得多排放17億噸二氧化碳，2500萬噸二氧化硫合120萬噸氮氧化物。因此，只有逐步以核電代替火電，才有可能從根本上解決環(huán)境問題，特別是“溫室效應(yīng)問題。世界核電開展歷程從1954年首座核電站在前蘇聯(lián)建成后，美、英、法等國也相繼建成核電站，進(jìn)人了核電實驗研究階段.直到1966年，

20、由于核濃縮技術(shù)的開展，核能發(fā)電的本錢在興旺國家已低于火電本錢，從而使核能發(fā)電真正邁人實用階段.70年代世界性能源危機以后，因煤、石油等化石燃料短缺的矛盾日益突出，使核能發(fā)電得到迅速開展.進(jìn)入80年代以后，世界核電開展的步伐明顯變緩.1979年美國發(fā)生的三里島核電站事故和1986年前蘇聯(lián)發(fā)生的切爾諾貝利核電站事故，對世界核電的開展產(chǎn)生了重大影響，特別是公眾對核平安的疑慮難以消除一些國家如瑞典、奧地利、荷蘭、意大利等相繼作出停止開展核電的決定，蘇聯(lián)也作出了不再建造石墨水冷堆核電廠的決定.為保證核電廠的平安，各國都采取了增加平安設(shè)施和嚴(yán)格審批制度等對策.但是，核電具有的平安、清潔、廉價的特點并沒有改

21、變，特別是那些缺乏能源資源的國家，如法國、日本等，仍把核電作為替代石油的惟一現(xiàn)實的能源并在繼續(xù)開展.國際原子能機構(gòu)2003年5月30日的統(tǒng)計數(shù)字說明，全球正在運行的核電機組到2002年年底共有441座，總發(fā)電能力為3 597 TW，發(fā)電量約占全世界總發(fā)電量的16%.同時，中國、印度、韓國和日本也已經(jīng)明確表示要擴大核發(fā)電能力.近年來，根據(jù)世界各國經(jīng)濟建設(shè)和社會開展形勢預(yù)測，由于能源資源缺乏和溫室效應(yīng)使全球變暖的威脅，加上核動力所具有的有益于環(huán)境保護(hù)的明顯優(yōu)勢，將使核電事業(yè)蓬勃開展.核能作為先進(jìn)能源的一種，必將在滿足未來能源的需求中起到重要的作用.2005年3月21日“21世紀(jì)核能為主題，重點討論

22、了21世紀(jì)能源需求、核能應(yīng)發(fā)揮的作用、全球氣候變暖、核廢料處理及核不擴散等問題.國際原子能機構(gòu)總干事巴拉迪在會上指出，核能在全球能源供給中的地位日益突出.他說，目前人類對溫室氣體排放的擔(dān)憂已超過對核泄漏事故的擔(dān)憂，因此核能正日益受到各國重視.中國核電開展進(jìn)程盡管中國是世界核電五個核電大國之一，但民用核電事業(yè)應(yīng)用的很晚，直到1991年秦山核電和1994年大亞灣核電的建成才正式拉開我國核電的序幕。中國核工業(yè)是在黨中央、國務(wù)院的親切關(guān)心下建立和開展起來的戰(zhàn)略性高科技產(chǎn)業(yè)，是實現(xiàn)我國能源可持續(xù)開展的重要支撐，對保持我國核大國地位、維護(hù)國家平安、推動經(jīng)濟開展有著不可替代的作用。改革開放以來，我國核工業(yè)走

23、的是“軍民結(jié)合道路，既為國防建設(shè)效勞，又為國民經(jīng)濟建設(shè)效勞，初步形成了包括核軍工、核電、核燃料循環(huán)和核技術(shù)應(yīng)用在內(nèi)完整的新型核工業(yè)體系。黨中央根據(jù)核工業(yè)的開展趨勢進(jìn)行了全國核工業(yè)開展規(guī)劃，其主題是：全面貫徹落實科學(xué)開展觀和國防科技工業(yè)“軍民結(jié)合、寓軍于民、強化根底、自主創(chuàng)新的開展方針，實行“轉(zhuǎn)型升級戰(zhàn)略，以核電開展為龍頭，以核燃料循環(huán)產(chǎn)業(yè)為支撐，強化核科技根底能力建設(shè)，提高自主創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)開展能力，以適應(yīng)國民經(jīng)濟和國防建設(shè)的需要；其內(nèi)容是：面向全社會，規(guī)劃核工業(yè)的開展。規(guī)劃期為2006-2021年。?規(guī)劃?中所列科研和固定資產(chǎn)投資工程所需資金采用國家投入、銀行貸款、企事業(yè)單位自籌及社會融資等

24、渠道解決，其中需要國家投入的工程依照國家有關(guān)規(guī)定，按程序申報和辦理。.1強化根底，提升科技創(chuàng)新能力建設(shè)根底性、綜合性的核科技研究基地圍繞根底研究，在中國原子能科學(xué)研究院建設(shè)一批先進(jìn)的、功能齊全的大型研究設(shè)施，形成比擬完整、配套的根底科研能力。建成熱功率65MW的中國實驗快堆，逐步形成我國較完整的快堆工程技術(shù)研究開發(fā)體系，開展快堆相關(guān)技術(shù)研究，開展示范堆建設(shè)的預(yù)先研究。建成中國先進(jìn)研究堆，配套建設(shè)相關(guān)的試驗和輔助設(shè)施，具備開展包括核材料生產(chǎn)技術(shù)、核燃料及材料輻照考驗、中子散射、中子活化分析等研究能力。在現(xiàn)有HI13串列加速器后端新建超導(dǎo)直線加速器，及配套的物理終端和根底支撐條件，滿足抗輻射加固、

25、核數(shù)據(jù)測量和核物理根底研究的需求。建設(shè)后處理放化實驗設(shè)施及配套工程，具備先進(jìn)后處理技術(shù)的開發(fā)和試驗驗證能力。建設(shè)核臨界平安、反響堆平安等假設(shè)干專用試驗設(shè)施和實驗室。建設(shè)設(shè)施完善的核動力研究試驗基地 圍繞大型壓水堆核電技術(shù)，在中國核動力研究設(shè)計院建設(shè)設(shè)施較為完善、功能齊全、技術(shù)先進(jìn)的大型核動力研究試驗設(shè)施，全面提升我國核動力研究設(shè)計的根底能力。通過對現(xiàn)有軟硬件設(shè)施的適應(yīng)性改造和完善，逐步形成百萬千瓦級核電站核級設(shè)備的鑒定能力。改造現(xiàn)有的大型反響堆工程試驗裝置，新建局部裝置，提高其兼容性，擴展功能，適應(yīng)我國核動力研究工作的開展。圍繞核燃料循環(huán)開展的重要領(lǐng)域和核心技術(shù)，建設(shè)專業(yè)配套的科研開發(fā)平臺圍繞

26、核燃料循環(huán)核心技術(shù)、核平安與輻射防護(hù)等，完善配套研究試驗設(shè)施。建設(shè)內(nèi)容包括深地層鈾資源勘查與采冶技術(shù)研究、鈾濃縮研究、燃料元件生產(chǎn)工藝和關(guān)鍵設(shè)備研制、后處理工程研究、高放廢物深層地質(zhì)處置地質(zhì)條件研究、輻射平安與防護(hù)技術(shù)綜合研究等試驗系統(tǒng)和裝置。 加強核根底科學(xué)研究，使我國核根底科學(xué)研究的假設(shè)干領(lǐng)域到達(dá)或接近世界先進(jìn)水平 開展核物理應(yīng)用研究和強流、脈沖加速器技術(shù)研究，加強新探測技術(shù)研究；開展放射化學(xué)、分析化學(xué)以及鈾溶浸化學(xué)與動力學(xué)研究等，為工藝應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)手段。加強核標(biāo)準(zhǔn)、計量、情報、成果管理與知識產(chǎn)權(quán)、質(zhì)量與可靠性、核無損與理化檢測技術(shù)等公用技術(shù)根底研究，完善體系化建設(shè)。利用中國環(huán)流

27、器2號核聚變試驗裝置HL-2A，開展高參數(shù)下的模擬堆芯等離子體實驗、第一壁高熱負(fù)荷能力實驗。繼續(xù)慣性約束聚變技術(shù)研究，探索重復(fù)頻率5次秒和百焦耳固體激光驅(qū)動器的技術(shù)途徑和可能性，研究超熱電子產(chǎn)生等與快點火相關(guān)的物理機制。參與國際熱核聚變試驗堆ITER的合作研究，完成ITER產(chǎn)氚包層、屏蔽包層中國段的工程設(shè)計以及相關(guān)技術(shù)的研發(fā)。.2 積極推進(jìn)核電開展，大幅提升核電自主化能力 加快核電批量建設(shè)建成投產(chǎn)田灣核電站；充分利用先進(jìn)、成熟的二代改良核電技術(shù)，建設(shè)嶺澳二期、秦山二期擴建核電工程，新開工建設(shè)遼寧紅沿河、山東海陽等一批新的核電工程；通過國際招標(biāo)引進(jìn)三代核電技術(shù)，建設(shè)浙江三門、廣東陽江核電站示范工

28、程。通過“十一五核電批量建設(shè)，全面提升我國核電設(shè)計、建造自主化能力，提高核電工程施工、安裝能力和技術(shù)水平；建立核電設(shè)計、制造、建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)體系，推進(jìn)核電產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。實施大型先進(jìn)壓水堆和高溫氣冷堆核電站科技示范工程 充分利用我國已有技術(shù)根底，消化吸收國外先進(jìn)核電技術(shù)，開展大型先進(jìn)壓水堆的相關(guān)設(shè)計和科研攻關(guān)工作，實現(xiàn)自主創(chuàng)新，突破大型先進(jìn)壓水堆關(guān)鍵技術(shù)，通過實施示范工程，為中國品牌的大型先進(jìn)壓水堆核電站的標(biāo)準(zhǔn)化、批量化建設(shè)奠定堅實根底。實施高溫氣冷堆科技工程，在已建成10兆瓦實驗堆的根底上，通過進(jìn)一步自主研發(fā)，建設(shè)電功率為200兆瓦高溫氣冷堆示范核電站，實現(xiàn)我國自主知識產(chǎn)權(quán)的模塊化高溫氣冷堆技術(shù)產(chǎn)業(yè)

29、化，使我國在高溫氣冷堆領(lǐng)域保持國際領(lǐng)先水平。通過實施示范工程，進(jìn)一步提高我國核電自主研發(fā)、設(shè)計和創(chuàng)新能力。加強在役核電站運行管理開展核電運行、維修、在役檢查等技術(shù)的研究，完善運行評估和經(jīng)驗反響體系，加強運行管理，確保在役核電站的平安穩(wěn)定運行，提高核電站平安性、經(jīng)濟性和可靠性。開展核設(shè)備鑒定與核工業(yè)無損檢測驗證技術(shù)研究，建立我國核設(shè)備鑒定體系和核工業(yè)無損檢測技術(shù)驗證體系。開展先進(jìn)核能技術(shù)研究工作建成中國實驗快堆，掌握快堆根本技術(shù)，為我國快堆的進(jìn)一步開展奠定根底；開展高溫氣冷堆制氫技術(shù)和工藝研究，逐步掌握關(guān)鍵技術(shù)，為建設(shè)相關(guān)試驗臺架創(chuàng)造條件。提高我國在未來新一代核能系統(tǒng)的選型定型、標(biāo)準(zhǔn)制定及知識產(chǎn)

30、權(quán)保護(hù)等方面的影響力。 開展核電的重要意義.1有利于保障國家能源平安 一次能源的多元化，是國家能源平安戰(zhàn)略的重要保證。實踐證明，核能是一種平安、清潔、可靠的能源。我國人均能源資源占有率較低，分布也不均勻，為保證我國能源的長期穩(wěn)定供給，核能將成為必不可少的替代能源。開展核電可改善我國的能源供給結(jié)構(gòu)，有利于保障國家能源平安和經(jīng)濟平安。.2有利于調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，改善大氣環(huán)境我國一次能源以煤炭為主，長期以來，煤電發(fā)電量占總發(fā)電量的80%以上。大量開展燃煤電廠給煤炭生產(chǎn)、交通運輸和環(huán)境保護(hù)帶來巨大壓力。隨著經(jīng)濟開展對電力需求的不斷增長，大量燃煤發(fā)電對環(huán)境的影響也越來越大，全國的大氣狀況不容樂觀。2004年

31、，燃煤發(fā)電廠二氧化硫排放約1200萬噸，占全國排放總量的53.2%。2005年，我國發(fā)電用煤已達(dá)10.75億噸，如果保持現(xiàn)在的煤電比例，2021年、2021年電煤需求將分別突破17億噸和20億噸。電力工業(yè)減排污染物，改善環(huán)境質(zhì)量的任務(wù)十分艱巨。核電是一種技術(shù)成熟的清潔能源。與火電相比，核電不排放二氧化硫、煙塵、氮氧化物和二氧化碳。以核電替代局部煤電，不但可以減少煤炭的開采、運輸和燃燒總量，而且是電力工業(yè)減排污染物的有效途徑，也是減緩地球溫室效應(yīng)的重要措施。.3有利于提高裝備制造業(yè)水平，促進(jìn)科技進(jìn)步核電工業(yè)屬于高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，其中核電設(shè)備設(shè)計與制造的技術(shù)含量高，質(zhì)量要求嚴(yán)，產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度很高，涉及上下游

32、幾十個行業(yè)。加快核電自主化建設(shè)，有利于推廣應(yīng)用高新技術(shù)，促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，對提高我國制造業(yè)整體工藝、材料和加工水平將發(fā)揮重要作用。大力開展核電事業(yè)，是中國和平利用核能的主要途徑和內(nèi)容.我國從80年代開始建設(shè)核電站，以解決東部沿海地區(qū)能源緊缺的問題，因為上述地區(qū)不具備傳統(tǒng)能源資源，如煤、石油和天然氣等。20世紀(jì)90年代，由于電力市場供大于求，中央政府停止批準(zhǔn)新核能工程，因此核能產(chǎn)業(yè)裹足不前。但是，2003年底形勢發(fā)生了根本性變化，全國許多地區(qū)，尤其是經(jīng)濟興旺的沿海城市，開始受到能源緊缺的嚴(yán)重影響。中國經(jīng)濟的高速增長引起了能源供給日趨緊張，電力緊張已成為制約中國經(jīng)濟持續(xù)高速開展的瓶頸。受各行業(yè)能源短缺

33、的困擾，我國正積極著手準(zhǔn)備新核電站的開發(fā)以滿足能源需求的迅猛增長。國家主席胡錦濤等政府高層領(lǐng)導(dǎo)人視察了沿海地區(qū)現(xiàn)有的和即將建立的核電站，并積極召開會議，制定國家核能工業(yè)開展戰(zhàn)略。國家發(fā)改委的有關(guān)負(fù)責(zé)人也表示，對我國開展核電的政策將“由以往的適當(dāng)開展變?yōu)榉e極開展。目前，國家已核準(zhǔn)或正在核準(zhǔn)廣東嶺澳核電站二期工程、秦山二期擴建工程和廣東陽江工程、浙江三門核電站工程。 國內(nèi)三大核電運營商之一的中國電力投資集團(tuán)公司組建了中電投核電，并相繼成立了山東海陽、遼寧紅沿河核電工程公司，2個工程已通過了國家發(fā)改委組織的廠址復(fù)核，并再次上報了修改后的?工程建設(shè)書?，工程前期的根底設(shè)施工程正在進(jìn)行。與此同時，國家還

34、積極開展了內(nèi)陸局部省份有關(guān)核電廠廠址的普選和保護(hù)工作，在湖北、安徽、重慶、廣西、吉林、湖南等地，投人了大量的人力物力，開發(fā)并保護(hù)核電廠址資源，為我國核電的后續(xù)開展儲藏珍貴的廠址資源。目前，我國各個地區(qū)開展和要求建設(shè)核電站的積極性都很高。核電開展正在由過去的“適度開展核電時期，開始進(jìn)人“加快推進(jìn)核電開展時期。1.3 本論文的主要內(nèi)容在核動力裝置中，反響堆、蒸汽發(fā)生器、主循環(huán)泵、穩(wěn)壓器、汽輪機、冷凝器、發(fā)電機等都是非常重要的大型設(shè)備。這些設(shè)備的研究、設(shè)計和制造的水平對核動力裝置的平安性、可靠性和經(jīng)濟性具有舉足輕重的影響。如雖然蒸汽發(fā)生器只是一回路系統(tǒng)中的一個設(shè)備，但它的傳熱管面積卻占一回路系統(tǒng)承壓

35、邊界總面積的近80%，傳熱管的破裂是造成核動力裝置事故停閉的主要原因之一。因此，各國科學(xué)家一直都在對這些設(shè)備進(jìn)行深入的細(xì)致的研究，以改良其性能。目前，對于發(fā)應(yīng)堆、水泵、汽輪機等都有專門的課程進(jìn)行詳細(xì)的介紹和分析，而對于蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器和冷凝器，一般是作為系統(tǒng)的一局部，簡單地介紹其功能和工作原理，內(nèi)容顯得過于淺顯，不能滿足人才培訓(xùn)的需要。因此，在本論文的中將詳細(xì)的研究蒸汽發(fā)生器的結(jié)構(gòu)和工作原理。第2章 核電站核電站就是利用一座或假設(shè)干座動力反響堆所產(chǎn)生的熱能來發(fā)電或發(fā)電兼供熱的動力設(shè)施。它與我們常見的火力發(fā)電廠一樣，都用蒸汽推動汽輪機旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機發(fā)電。它們的主要不同在于蒸汽供給系統(tǒng)。火電廠

36、依靠燃燒化石燃料煤、石油或天然氣釋放的化學(xué)能制造蒸汽，核電站那么依靠核燃料的核裂變反響釋放的核能來制造蒸汽。產(chǎn)生核裂變反響的設(shè)備叫做反響堆。用于發(fā)電的反響堆有壓水堆、重水堆、沸水堆、高溫氣冷堆、鈾冷快堆等，當(dāng)前世界上建得最多的是壓水堆核電站。2.1 核電站工作原理及系統(tǒng)組成核電廠用的燃料是鈾。用鈾制成的核燃料在“反響堆的設(shè)備內(nèi)發(fā)生裂變而產(chǎn)生大量熱能，再用處于高壓力下的水把熱能帶出，在蒸汽發(fā)生器內(nèi)產(chǎn)生蒸汽，蒸汽推動汽輪機帶著發(fā)電機一起旋轉(zhuǎn)，電就源源不斷地產(chǎn)生出來，并通過電網(wǎng)送到四面八方。核動力裝置是以核裂變能來產(chǎn)生動力的裝置。對于不同類型的反響堆，相應(yīng)的裝置系統(tǒng)和設(shè)備組成也會有較大的差異，目前世

37、界上正在運行的主要反響堆類型有壓水反響堆、沸水反響堆、中水反響堆、快中子反響堆等一些其他的堆型。在核電廠中，壓水反響堆的裝機容量約站核電總裝機容量的64%。而在船用核動力裝置中，幾乎全部采用壓水反響堆，所以這里只以壓水堆核動力裝置為例，簡要介紹系統(tǒng)根本組成及主要設(shè)備。壓水堆核動力裝置主要由一、二兩個回路系統(tǒng)組成，原理流程如圖2-1所示。一回路系統(tǒng)有主循環(huán)泵、蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器及管道、閥門組成。核燃料在反響堆內(nèi)發(fā)生鏈?zhǔn)胶肆炎兎错懀尫懦龅拇罅繜崮軅鹘o住冷卻劑，由主循環(huán)泵將冷卻劑送到蒸汽發(fā)生器，通過蒸汽發(fā)生器再將熱能傳遞給管外的二回路水，使它變成蒸汽，冷卻劑那么再由主循環(huán)泵送回反響堆內(nèi)，如此循環(huán)往

38、復(fù)地構(gòu)成一個閉式的循環(huán)回路。系統(tǒng)運行時，回路中產(chǎn)生的壓力波動由穩(wěn)壓器控制。現(xiàn)代的核動力裝置一般有1-4個一回路系統(tǒng)對稱地并聯(lián)在反響堆壓力容器上，每一個回路由一臺主循環(huán)泵、一臺蒸汽發(fā)生器和管道、閥門組成。二回路系統(tǒng)是將蒸汽發(fā)生器的熱能轉(zhuǎn)換為機械能或電能的裝置。它由汽輪機、汽水別離再熱器、冷凝器、凝結(jié)水泵、給水泵、給水加熱器、除氧器等設(shè)備及相應(yīng)的管道、閥門組成。二回路給水在蒸汽發(fā)生器內(nèi)吸收了一回路冷卻劑傳給的熱量后蒸發(fā)為蒸汽，品質(zhì)合格的蒸汽首先進(jìn)入汽輪機高壓共所做的功，從高壓缸中出來的蒸汽進(jìn)入汽水別離再熱器，提高干度后的蒸汽再進(jìn)入汽輪機低壓缸做功，最后的乏汽全部排入冷凝器中凝結(jié)成水，然后由凝水泵將

39、凝結(jié)水送入低壓加熱器加熱，再到除氧器進(jìn)行熱力除氧，最后又給水泵將其送到高壓加熱器，再加熱返回蒸汽發(fā)生器，構(gòu)成二回路的密閉循環(huán)。圖2-1壓水堆核動力裝置流程簡圖P9頁除上述兩個主要回路，核動力裝置一般還有許多輔助系統(tǒng)以確保系統(tǒng)的平安、穩(wěn)定運行。如余熱排出系統(tǒng)、化學(xué)與溶劑控制系統(tǒng)、凈化系統(tǒng)、設(shè)備冷卻水系統(tǒng)、平安注射系統(tǒng)等。電廠核動力裝置和船用核動力裝置的根本組成是一致的，但由于電廠更加注重經(jīng)濟性，而艦船主要關(guān)心的是平安可靠性，并受有限空間的約束，因此前者一般要比后者的結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多。它們之間的另一個最大的區(qū)別是電廠核動力裝置的汽輪機直接驅(qū)動發(fā)電機，而船用核動力裝置的汽輪機那么是通過減速齒輪來驅(qū)動螺旋

40、槳產(chǎn)生船舶前進(jìn)的動力。在核動力裝置中，反響堆、蒸汽發(fā)生器、主循環(huán)泵、穩(wěn)壓器、汽輪機、冷凝器、發(fā)電機等都是非常重要的大型設(shè)備。這些設(shè)備的研究、設(shè)計和制造的水平對核動力裝置的平安性、可靠性和經(jīng)濟性具有舉足輕重的影響。如雖然蒸汽發(fā)生器只是一回路系統(tǒng)中的一個設(shè)備，但它的傳熱管面積卻占一回路系統(tǒng)承壓邊界總面積的近80%，傳熱管的破裂是造成核動力裝置事故停閉的主要原因之一。因此，各國科學(xué)家一直都在對這些設(shè)備進(jìn)行深入的細(xì)致的研究，以改良其性能。目前，對于發(fā)應(yīng)堆、水泵、汽輪機等都有專門的課程進(jìn)行詳細(xì)的介紹和分析，而對于蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器和冷凝器，一般是作為系統(tǒng)的一局部，簡單地介紹其功能和工作原理，內(nèi)容顯得過于

41、淺顯，不能滿足人才培訓(xùn)的需要。因此，在本論文的中將詳細(xì)的研究蒸汽發(fā)生器的結(jié)構(gòu)和工作原理。2.2 壓水堆核電站壓水堆是世界上最早開發(fā)的動力堆堆型。壓水堆出現(xiàn)后，經(jīng)過了先軍用后民用，由船用到陸用的開展。壓水堆是目前世界上應(yīng)用最廣泛的反響堆堆型，在已建成的核電站中，壓水堆占60%以上，目前世界上擁有大型核電站壓水堆的總數(shù)為250多座。在一些工業(yè)興旺國家，壓水堆已形成了批量生產(chǎn)能力，燃料組件、控制棒等部件已成為標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，已具有了很成熟的制造工藝。壓水堆以凈化的普通水做慢化劑和冷卻劑，水的總體溫度低于系統(tǒng)壓力下的飽和溫度。水中含有氫原子核，所以中子慢化性能好，而且水的物理和化學(xué)性能為人們熟知。但水的中

42、子吸收截面較大，因此必須用一定富集度的鈾做核燃料。此外，在常壓下水的沸點低，要使水咋高溫下不沸騰，就必須在高壓下運行，從而才可以獲得高的熱效率。這樣就需要反響堆容器和有關(guān)系統(tǒng)都能承受高壓，使這些部件的壁厚增大。壓水堆得根本構(gòu)成壓水堆由壓力容器、堆心、堆內(nèi)構(gòu)件及控制棒驅(qū)動機構(gòu)等部件組成。圖2-2所示為一個典型的壓水反響堆的本體結(jié)構(gòu)。堆心是進(jìn)行鏈?zhǔn)胶肆炎兎错懙膮^(qū)域，它由核燃料組件、可燃毒物組件、控制棒組件和啟動中子源組件等組成。核燃料租價是產(chǎn)生裂變并釋放熱量的重要部件，一個燃料組件包含有200-300根燃料元件棒，這些燃料元件棒內(nèi)裝有低富集度一般為2%-4%的的芯塊。先將做成小的圓柱形芯塊，裝入鋯

43、合金包殼內(nèi)，然后將兩端密封構(gòu)成細(xì)長的燃料元件棒。再將元件棒按正方形或三角形的柵格形式布置，中間用幾層彈簧定位格將元件棒夾緊，構(gòu)成棒束形燃料組件。圖2-2壓水反響堆本體結(jié)構(gòu)P3Y頁第3章 壓水堆蒸氣發(fā)生器的工作原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計 蒸汽發(fā)生器的作用及設(shè)計考慮蒸汽發(fā)生器是產(chǎn)生汽輪機所需要整齊的換熱設(shè)備。在核電反響堆中，核裂變產(chǎn)生的能量由冷卻劑帶出，通過蒸汽發(fā)生器將熱量傳送給二回路的給水，使其產(chǎn)生具有一定壓力、一定溫度和一定干度的蒸汽。此蒸汽在進(jìn)入汽輪機中做功，轉(zhuǎn)換器為電能或機械能。由圖2-1可以看出，在這個能量轉(zhuǎn)換過程中，蒸汽發(fā)生器既是一回路設(shè)備，所以被稱為一、二回路的樞紐。壓水堆核電廠蒸汽發(fā)生器是按自

44、然循環(huán)原理運行的圖3-1。在這類蒸汽發(fā)生器中，保證流體的原動力是冷水柱和熱水柱之間的密度差，產(chǎn)生的蒸汽是飽和蒸汽。每一臺飽和式蒸汽發(fā)生器按照滿負(fù)荷運行時傳遞二分之一的反響堆熱功率設(shè)計。圖 3-1 自然循環(huán)原理圖3-2 壓水堆蒸汽發(fā)生器蒸汽發(fā)生器設(shè)備的描述壓水堆核電廠的蒸汽發(fā)生器由帶有內(nèi)置式汽水別離設(shè)備的立式筒體和倒置式U形管束組成，如圖3-2。一回路的每一個環(huán)路有一臺蒸汽發(fā)生器，它是垂直布置的、自然循環(huán)的管式汽化裝置。整個裝置可分為：給水蒸發(fā)段 蒸汽發(fā)生器蒸發(fā)段的下部是由倒置的4640根倒U形管束構(gòu)成，倒U型管的材料是因科鎳690，一回路水在管內(nèi)流動，二回路水在管外汽化。這些管子焊接在585m

45、m厚的錳-鉬-鎳Mn-Mo-Ni管板上，管板和管束承受一回路壓力。一回路水側(cè)封頭是由鑄鋼半球形封頭構(gòu)成的，在其內(nèi)外表覆蓋了不銹鋼層，并通過焊在管板上的因科鎳隔板分成兩個水室入口水室、出口水室。每個水室都有一個連到一回路的接管和人孔。整個汽化裝置安置在圓筒狀的金屬筒體內(nèi)，筒體下部與管板銜接，其上部通過一個中間過渡錐體而與一個包含枯燥裝置的更大的金屬筒體相連。給水的入口位于該筒體的上部。給水分配由一個環(huán)形孔管完成。給水與枯燥設(shè)備排出的水相混合，然后在由下部筒體與包圍管束的圓柱形薄鋼板包殼所形成的環(huán)形空間內(nèi)向下流動。在包殼下部與管板上外表之間有一個空間，在這里水加熱到接近飽和溫度，然后進(jìn)入到管束中間

46、，向上流動。借助于蒸汽發(fā)生器U形管束的隔板來保持管束的間距，而在隔板之間又通過拉桿固定。在8個抗震隔板上開有一些孔以讓管子及水-蒸汽混合物通過。此外，隔板通過一些防止管束整體振動的楔子固定在管束圍板上。同樣，在管束的弧形段也設(shè)置了防振定位桿。2)汽水混合物機械枯燥段從管束出來的蒸汽水混合物首先通過18個旋流葉片式別離器，在別離器中用離心法除掉混合物中大局部水。然后，蒸汽在離開蒸汽發(fā)生器之前通過一根位于上封頭軸線處的管子而穿過人字型枯燥器。在其上部還設(shè)計了能進(jìn)入枯燥器的兩個人孔。來自人字型枯燥器和旋流葉片式別離器的水與給水混合并使給水局部加熱。循環(huán)倍率定義為流過管束的總流量與蒸汽發(fā)生器出口蒸汽流

47、量之比，在蒸汽發(fā)生器滿負(fù)荷運行時該值大約是3.4mm。這個值是一個折中值，它介于盡可能的蒸汽干度與蒸汽發(fā)生器穩(wěn)定運行之間。用于蒸汽發(fā)生器排空和連續(xù)排污的兩根管子布置在管束的下部。用于檢查管板上外表的兩個二次側(cè)手孔也位于這個高度。 蒸汽發(fā)生器的根本技術(shù)要求在核動力裝置中，由于一回路為帶有放射性的回路，而二回路為非放射性回路，因此在研制整齊發(fā)生器時對結(jié)構(gòu)、強度、材料抗腐蝕性、密封性等都提出了很高的要求，其中最根本的技術(shù)要求包括以下幾方面。.蒸汽發(fā)生器及其部件的設(shè)計，必須保證供給核電站在任何運行工況下所需要的蒸汽量及規(guī)定的蒸汽參數(shù)。只有滿足這個要求才能保證電站在不同的負(fù)荷下經(jīng)濟運行。.蒸汽發(fā)生器的容

48、量應(yīng)該最大限度地滿足功率負(fù)荷的要求，而且要求隨著單機容量的增加，其技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)得到相應(yīng)的改善。.蒸汽發(fā)生器的所有部件應(yīng)該絕對地平安可靠。蒸汽發(fā)生器的受熱面是有大量的小直徑罐子組成的，一次在一回路帶放射性)中就有大量的管子，是核電站運行的可靠性在很大程度上去取決于蒸汽發(fā)生器的可靠性。這樣，蒸汽發(fā)生器的屏蔽問題必須解決，所有部件必須保證工作可靠。.蒸汽發(fā)生器各零、部件的裝配，必須保證在密封面上排除一回路工質(zhì)漏入二回路中去的可能性。一回路工質(zhì)不允許漏入二回路工質(zhì)中去的原因是汽輪機回路沒有生物防護(hù)，任何這種漏入都將會導(dǎo)致放射性泄漏事故。必須排除加劇腐蝕的任何可能性，特別是一回路中的腐蝕。這主要是為了防

49、護(hù)腐蝕產(chǎn)生對一回路工質(zhì)的污染。腐蝕產(chǎn)物過多地進(jìn)入到一回路中去，一方面引起一回路工質(zhì)放射性的增加，另一方面導(dǎo)致放射性腐蝕產(chǎn)物在一回路的沉積。腐蝕產(chǎn)物在燃料元件上的沉積是極其危險的，它會是傳熱性能驟然下降。.蒸汽發(fā)生器必須產(chǎn)生必要純度的蒸汽，以保證蒸氣鍋熱氣在高溫下可靠地運行，并保證汽輪機也可靠而經(jīng)濟地運行。.蒸汽發(fā)生器應(yīng)該設(shè)計得簡單緊湊，便于安裝使用，同時易于發(fā)現(xiàn)故障而及時排除，并與可能徹底疏干。.保證蒸汽發(fā)生器具有較高的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。在設(shè)計蒸汽發(fā)生器時，要考慮一、二回路兩種工質(zhì)的種類和參數(shù)，正確地選擇結(jié)構(gòu)方案、材料、傳熱管系數(shù)以及冷卻劑等，對取得蒸汽發(fā)生器最正確技術(shù)-經(jīng)濟指標(biāo)是非常重要的。另外

50、，必須采取減小向外散熱損失的措施。蒸汽發(fā)生器是和定力裝置中一個非常重要的熱量交換設(shè)備，在核動力裝置的開展過程中出現(xiàn)過各種形式的蒸汽發(fā)生器，根據(jù)各自的結(jié)構(gòu)特征和運行方式，可把他們分成不同的類別。如按照工質(zhì)流動方式可分為自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器和直流蒸汽發(fā)生器；按真氣發(fā)生器的外形可分為臥式蒸汽發(fā)生器和立式蒸汽發(fā)生器；按傳熱管形狀可分為U形管、直管、螺旋管，以及由其他形狀傳熱管構(gòu)成的蒸汽發(fā)生器。目前在壓水堆核動力裝置中使用的蒸汽發(fā)生器主要有立式U形管自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器、臥式自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器及列管式蒸汽發(fā)生器。立式U形管自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器.1工作原理在蒸汽發(fā)生器中，如果水和汽水混合物的循環(huán)不遜要外加能量，

51、而是依靠水和汽水混合物的密度差進(jìn)行水循環(huán)，那么稱其為自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器。自然尋混蒸汽發(fā)生器又可分為立式自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器和臥式自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器，目前核動力裝置中使用最多的就是如圖3-3所示的立式自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器。蒸汽發(fā)生器由上、下封頭、官辦、U形管束、汽水別離器裝置及筒體組件構(gòu)成。在一次側(cè)，來自反響堆的冷卻劑由下封頭進(jìn)口管進(jìn)入水室，然后通過U形管束將熱量床送給二次側(cè)工質(zhì)。冷卻劑流出U形管束后，經(jīng)過出口水室，在從下封頭出口管流出，由住冷卻劑泵送會反響堆。在二次側(cè)，二回路給水由給水泵輸送到蒸汽發(fā)生器的給水管，通過給誰分配環(huán)官進(jìn)入管束襯筒與殼體之間所形成的環(huán)形下降通道向下流動，通過襯筒與官辦二次

52、側(cè)外表之間的缺口處進(jìn)入，并橫向沖刷管束，然后折流向上，進(jìn)入管束空間。水在U形管與管束空間吸收來自一回路側(cè)的惹來那個，被逐漸加熱到飽和溫度并不斷產(chǎn)生蒸汽。當(dāng)汽水混合物向上流動并離開彎頭區(qū)時，大約有25%的飽和水蒸發(fā)為蒸汽。汽水混合物繼續(xù)上行，首先進(jìn)入一次粗別離器別離出大局部水分，帶有細(xì)小水滴的濕蒸汽繼續(xù)向上流動，經(jīng)過中立別離后進(jìn)入二級汽水別離枯燥器，進(jìn)一步講蒸汽濕度降至0.25%以下后，有正氣導(dǎo)管引出送往汽輪機做功。別離出的飽和水全部進(jìn)入環(huán)形下降通道，與二回路給水混合后成為循環(huán)水，二回路側(cè)工質(zhì)的流動情況如圖3-4所示。P15頁圖3-3 立式U形管自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器P16頁 圖3-4二回路工質(zhì)流程

53、簡圖.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計 1傳熱管蒸汽發(fā)生器的傳熱面積是由大量小直徑薄壁無縫U形管組成，通常選用傳熱管的外徑為12-22mm，壁厚小于1.5mm。后來由于出現(xiàn)了氯離子應(yīng)力腐蝕破裂事故，大都改為工廠退火處理的InconeL-600合金。這種慣性在早期運行中性能良好，到20世紀(jì)70年代中期相繼發(fā)生了耗時、凹痕和晶間腐蝕現(xiàn)象。由此開始用特殊熱處理的InconeL-600合金。管板 管板是傳熱管束的支撐根底，與傳熱管一起構(gòu)成蒸汽發(fā)生器一、二次側(cè)的分界，一般用低合金高強度鋼鍛造而成。管板下方與冷卻劑接觸的外表，需堆焊一層鎳合金，這樣即康都市，有適合同管子的焊接。新型蒸汽發(fā)生器傳熱管與管板間的連接除進(jìn)行焊接外，

54、還采用管板全場獨膨脹管工藝，以消除管子與管板間的間隙，防止化學(xué)物質(zhì)在間隙內(nèi)濃縮。 3下封頭 下封頭是蒸汽發(fā)生器中承受高壓并與大氣接觸的唯一部件，通常設(shè)計成半球形，內(nèi)側(cè)堆焊鎳合金，并通過各班將其分割為來年各個水室，每一個水室都有一個連接到一回路的接管和人孔。 4管束支撐組件傳熱管束四周用襯筒包圍，從而將其水流到分割成上升通道與下降通道。管束直段有假設(shè)干塊支撐隔板，在彎管區(qū)有防震條，用以固定管束，提高自振頻率，防止在運行中由于流動誘發(fā)振動導(dǎo)致管束損壞。各班軸向通過拉桿和套筒用螺栓固定，徑向通過一些防止管束整體振動的楔子固定在襯筒上，再將襯筒用螺栓固定在筒體上。在管束下部管板上面還設(shè)置了流量分配擋板

55、和排污管。前者用于保證中心區(qū)仍有足夠的流速，防止腐蝕產(chǎn)物的積累，消除淤渣，減小管子產(chǎn)生腐蝕破裂的危險；后者用于連接排污，控制水質(zhì)。汽水別離裝置為了版中核動力裝置平安、經(jīng)濟地運行，蒸汽發(fā)生器出口的蒸汽濕度必須嚴(yán)格控制在0.25%以下。現(xiàn)代的立式自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器一般都在上筒體內(nèi)設(shè)置兩級汽水別離器。第一級設(shè)置許多立式旋葉式汽水別離器，靠離心別離出大約80%-90%的水量；第二級一般采用波形板別離器或絲網(wǎng)枯燥器，依靠慣性力進(jìn)行汽水別離。兩級汽水別離器別離出的水全部通過疏水管導(dǎo)入下降環(huán)形流到、都道與給水混合。在兩級汽水別離器之間流出一定的高度，進(jìn)行自然重力別離。同時，也常常在第一級汽水別離器前設(shè)置水下

56、孔板，在第二級汽水別離器后設(shè)置均氣孔板，用于均勻蒸汽負(fù)荷，提高汽水別離器的效率。 6給水管給水管是一圓形環(huán)管，位于上筒體內(nèi)第一級汽水別離器的下面，是二回路給水蒸汽發(fā)生器的通道。在給誰環(huán)管撒謊那個焊有倒J形管，給誰通過倒J形管進(jìn)入環(huán)形下降空間，保證環(huán)管內(nèi)總是充滿水，防止那么會給你起勁圖，從而防止由于蒸汽泡的突然破滅而引發(fā)水錘現(xiàn)象的發(fā)生，由于U形傳熱管的進(jìn)出口溫度有較大差異，因此給水沿蒸汽發(fā)生器周向的分配時不均勻的，其中80%的給水到熱側(cè)，20%到冷側(cè)。而在給水管與上筒體的貫穿處，由于給水溫度大大低于筒體溫度，直接焊接會造成應(yīng)力集中，因此常常采用套管結(jié)構(gòu)來均勻溫度場。筒體組件蒸汽發(fā)生器筒體組件包括

57、上風(fēng)頭、上筒體、錐形體、下筒體等。上風(fēng)頭通常為標(biāo)準(zhǔn)橢球形，風(fēng)頭頂部有正氣出口管嘴，管嘴內(nèi)設(shè)有限流器，用于在主蒸汽管道發(fā)生破裂事故時限制最大蒸汽流量，從而限制蒸汽發(fā)生器二次側(cè)部件和一回路系統(tǒng)的冷卻速度，防止反響堆在緊急挺對后又重返臨界。限流器由七根小直徑文丘里管組成，其中一根文丘里管位于管嘴中心線上，其余六根文丘里管在圓周方向上均勻分布。由于汽水別離器和給水環(huán)管都安裝在上筒體內(nèi)，因此上筒體的直徑一般要比下筒體粗，兩者之間由錐形體連接。上筒體還開有人孔，以便于對汽水別離器和傳熱管束上不進(jìn)行檢修；在下筒體靠近管板處設(shè)有假設(shè)干個檢查孔手孔，以便檢查該區(qū)域內(nèi)的傳熱管外表和管板的二次側(cè)外表，在必要時間可用

58、高壓水沖洗管板上外表沉積的淤渣。由于筒體組件只與二回路工質(zhì)接觸，因此，一般采用鍋爐鋼或低錳合金鋼制造。 臥式自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器所謂臥式自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器，就是蒸汽發(fā)生器筒體軸線與地面平行的自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器。其采用單筒體結(jié)構(gòu)，U形管固定在兩個歷史圓柱形聯(lián)箱上。傳熱管采用奧氏體不銹鋼，管子內(nèi)外表進(jìn)行電光化學(xué)處理，外外表進(jìn)行研磨處理，外表質(zhì)量用超聲波監(jiān)督，以提高管材的抗腐蝕能力。筒體和聯(lián)箱的材料均采用高強度鋼，在筒體的上部空間布置了水平或V形波紋板汽水別離器和多孔板，汽水別離器與水面之間保持足夠的高度，因此汽水混合物離開蒸發(fā)面后，首先進(jìn)形重力別離，然后進(jìn)入波紋板汽水別離器進(jìn)行細(xì)別離，以保證產(chǎn)生品質(zhì)

59、合格的蒸汽。 直流式蒸汽發(fā)生器 在直流式蒸汽發(fā)生器中，二次側(cè)工質(zhì)的流動靠強迫循環(huán)。由2給水泵輸送給水流經(jīng)傳熱管，在熱側(cè)流體的加熱下，給水經(jīng)預(yù)熱、蒸發(fā)、過熱而到達(dá)所要求的溫度。盡管由于壓水堆核電廠一次側(cè)溫度的限制，核電廠的直流蒸汽發(fā)生器只能產(chǎn)生微過熱的蒸汽，但是這對于提高汽輪機工作的可靠性和提高循環(huán)熱效率還是有利的。 直流蒸汽發(fā)生器由管外直流和管內(nèi)直流兩類。管內(nèi)直流指二次側(cè)工質(zhì)在傳熱管內(nèi)流動，這種類型多用于核動力艦船，在壓水堆核電廠中均采用管外直流蒸汽發(fā)生器，即二次側(cè)工質(zhì)在傳熱管之間流動。1)保持水位的必要性圖3-5蒸汽發(fā)生器的水位，是指蒸汽發(fā)生器筒體和管束套筒之間的局部中測得的水位，即冷柱的水

60、位。核電廠正常運行時蒸汽發(fā)生器必須保持正常的水位，假設(shè)水位過低，蒸汽發(fā)生器二次側(cè)水量過少，會引起一回路冷卻不充分，U形管束的溫度升高將有破裂的危險，如果蒸汽進(jìn)入給水環(huán)，就有可能在給水管道中產(chǎn)生汽錘，另外，蒸汽發(fā)生器的管板還將受到熱沖擊。假設(shè)水位過高，將有加速汽輪機腐蝕的危險。水位調(diào)節(jié)，可通過控制給水流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的給水流量調(diào)節(jié)閥來實現(xiàn)圖3-6。運行時，監(jiān)測蒸汽集管的壓力與給水進(jìn)口的壓力，二者的壓差值P與根據(jù)蒸汽流量Q表征的功率，通過函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的參考壓差定值相比擬，以調(diào)節(jié)電動給水泵的轉(zhuǎn)速。2)蒸汽發(fā)生器的給水正常工況下由給水流量控制系統(tǒng)ARE給水。冷凝器冷凝乏蒸汽而得到凝結(jié)水，經(jīng)凝結(jié)水抽取泵抽