1、 EPR 机组整体正常运行简介一、稳态功率运行1.典型反应堆 P-T在机组正常运行时，为了防止堆芯沸腾和保护一回路主要部件，需要将一回冷却剂的压力(P)和温度(T)维持在可接受的范围内。P-T 图就是这个范围的限制线构成的图，如下所示：图 1-1 反应堆 P-T 图P-T 图中限制线的设置，主要是考虑了如下因素： 防止温度高于饱和温度，避免堆芯沸腾； 压力容器在低温情况下，容易发生脆性破裂，故要避免一回路高压低温； 蒸汽发生器二回路侧压力较低，故要避免一，二回路间压差过大，防止蒸汽发生器传热管及管板破裂；2.稳态分段负荷图稳态分段负荷图展示了功率运行时的功率变化。图中可以看出反应堆冷却剂系统的
2、温度与蒸汽发生器的压力是反应堆功率的函数，如下所示：2903003103203300 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100反应堆功率(%)冷却剂温度(C)303.3312.7314.5323.3330.0312.6308.2303.7301.9 301.925 35295.2堆芯出口温度堆芯入口温度堆芯平均温度7798183858789010203040506070809010P (%)SG P(bar s)87.6 87.52535 7.2图 1-2 稳态分段负荷图分段负荷图的设计准则是： 利用冷却剂与燃料负温度系数的 PWR 自我控制特性，只需要移动少量控制棒来控制
3、冷却剂平均温度 利用 RCS，SG 和主蒸汽系统的热容量。分段负荷图分为可以将功率范围分成： 恒温带（冷却剂平均温度） 恒压带（主蒸汽压力）.在 25100RP 间，分段负荷图可实现自动功率控制。其中，25约35间与约 60100间冷却剂平均温度保持不变。这样的好处是：快速变化负荷时，控制棒只需要最小的移动。在保持冷却剂平均温度不变时，主蒸汽温度和压力随功率上升而降低。在 35 60 %间，主蒸汽压力基本保持不变。为此，冷却剂平均温度的定值随发电机功率整定值降低而降低。这样的好处是：减少主蒸汽系统和给水系统的设计压力，避免主蒸汽旁排阀动作。在 25 35 %间，冷却剂平均温度保持不变。此时，与
4、 60100NP 高功率带类似，主蒸汽温度和压力随功率升高而升高。25%以下，反应堆控制切换到中子通量闭环控制，汽机切换到转速控制。通过主蒸汽旁排阀，主蒸汽压力保持不变。如在稳态分段负荷图中所示，冷却剂温度根据当前堆功率自动调节。如果在这个功率带下有需要，可以调节冷却剂平均温度整定值，保持实际主蒸汽压力低于主蒸汽旁路阀动作压力。分段负荷图最大的优点是：限制了热应力，特别是 RCS 部件；当负荷变化时，减少基于温度系数产生的反应性变化。主蒸汽释放阀和安全阀的动作值，设得比主蒸汽旁路阀的动作值高，从而过量的蒸汽可以通过主蒸汽旁路阀排向冷凝器而不排到大气。在整个功率带(0% - 100%)以外，RC
5、S 压力通过反应堆冷却剂压力控制系统保持恒压。功率运行时，RCS 的冷却剂通过 CVCS 保持连续净化处理，大部分经过CVCS 上充泵后直接返回 RCS，剩下的排出储存。进入 RCS 前，冷却剂经过再生式热交换器的下泄流预热。稳态下，CVCS 下泄流通过稳压器液位控制系统控制保持与上充流平衡。液位整定值通过反应堆冷却剂温度函数生成。在 CVCS 中，排出的冷却剂膨胀降压、冷却到约 50C,才能进一步净化处理。25%以上，所有 RCS 控制处在自动模式。温度和功率分配控制系统调节控制棒插入或提出，以补偿短期反应性效应（功率因素）。长期反应性效应（燃料燃耗和氙毒建立）可通过主冷却剂逐步的稀释来补偿
6、，直到燃料循环末期硼浓度降到约 0ppm。除了满足硼化和稀释要求，主冷却剂需要更新以满足化学和放射活度要求。二、 启动运行电站启动可以分为： 从“冷停堆”到“热停堆”的启动， 从“热停堆”到满功率的启动。通常，电站只在长大修后处在冷态，如换料后和首次启动前。主系统和二回路系统已卸压，同时温度处在约 50 C。RCS 液位约处在主管道横截面的 3/4 高度，环路中平面 mid-loop 控制运行。所有控制棒束组件 RCCAs 完全插入，按照不同的燃耗来要求冷却剂硼浓度达到冷态次临界。（特别地，换料后约 2500ppm）。 反应堆冷却剂泵停运。堆芯余热通过安注系统的 RHR 模式导出。1.从 “冷
7、停堆 “ 到“热停堆“的启动反应堆冷却剂系统约 50C，已卸压。下列步骤用来达到满功率: RCS 充水排气, 通过 PZR 加热，建汽腔来升压（以满足主泵启动条件）, 25 bar 启主泵，加热 RCS 到热态零负荷（热停堆点）。换料或在中平面运行，通过抽真空到约 0.2 bar 来对 RCS 排气，除氧，从而避免动排气需要过多的启动主泵。通过评估排到 RPE 的体积来控制适当的排气。RCS 通过 REA(RBWMS)进行通过 CVCS 上充泵充水。注入已除气的硼水。充水过程中，保持真空，在高点尽可能多的进行排气。多余的冷却剂排出并返回CVCS, 如净化。充满水后，启动稳压器加热器升压到 25
8、bar,保证主泵足够 NPSH 才启动。主泵投运加热 RCS 到 120C 前,加压速率由余热导出系统来控制。约 120C,余热导出切换热负荷到 SG。此时 SG 由启动和停运给水系统（SSS）供水。约150C,主蒸汽旁路阀开始向作为热阱的冷凝器排蒸汽。随后的加热速率由给水和主蒸汽旁路阀联合控制。加热过程中，RCS 膨胀的过剩冷却剂通过 CVCS 下泄排向储存箱进行回收。升温的同时，程序自动控制稳压器加热器升压到 155 bar,保证足够的反应堆和主泵的饱和裕度。期间在要求的压力和/或温度， 执行试验，如约 40 bar 时稳压器安全阀的功能试验； 一些系统在更高压力时置可用或配置，如中压安注
9、系统或安注箱。SG 中的主蒸汽温度是与 RCS 冷却剂温度相连的，SG 的主蒸汽压力对应于相应的饱和压力当从冷停堆状态启动时，主蒸汽管线系统和汽机的主蒸汽隔离阀在主蒸汽压力约 5bar 时利用旁路阀进行暖管。一旦这些条件达到，就可以开启主蒸汽阀，继续暖管到热备用状态。2.从 “热停堆“ 启动到满功率停堆时，反应堆衰变热由 SG 和主蒸汽旁路阀排向冷凝器。从热停堆开始启动，只需要完成以下必要的启动步骤: 提升控制棒, RCS 冷却剂稀释达临界, 达临界后，进行零功率性能试验， 启机，并网， 升功率。临界后，堆功率升到 25% NP。在这个启动区 (0% - 25%)堆功率手动控制或者通过中子通量
10、控制。在约 10%25% NP 间,启机，冲转、并网。之后逐步将功率从主蒸汽旁路转移到汽轮发电机组。三、 停堆运行电站停堆分为： 负荷运行到“热停堆”的停运 从“热停堆”到“冷停堆”的停运负荷运行到“热停堆”的冷却用于短大修或维修，不需要停到“冷停堆”状态，在这种状态下的驻留时间不受限制。在“热停堆”硼浓度取决于燃耗深度和期望的大修时间。停运到“冷停堆“状态主要是为了换料和电站大修。从负荷运行到“冷停堆“ 包括两个单独的停堆，从负荷运行到“热停堆”和随后的“热停堆”到“冷停堆”。1.从负荷运行到“热停堆“的停运从负荷运行开始停堆，是通过设定发电机负荷整定值为 0 来进行。负荷跟踪运行模式下，发
11、电机和堆功率按照设定的功率变化速率同步下降，此时已经考虑了足够的裕度避免了对汽轮机产生不必要的应力。在停堆过程的 RCS 温度和主蒸汽压力变化过程，已经作为堆功率的函数，在稳态分段负荷图给出，见图 15-2。在 10025%RP 间，通过自动控制系统将功率下降。等于或低于 25%RP 时，堆功率控制从冷却剂平均温度控制切换到中子通量控制。通过逐渐减少汽机不用的蒸汽量，中子通量控制系统调节堆功率来适应发电机功率。在 025%功率,通过主蒸汽旁路阀排放多余蒸汽到冷凝器，主蒸汽压力保持恒定 90 bar abs。 汽轮发电机组输出一直在减少，直到跳机和从电网分离。通过所有 RCCAs 插入，堆功率一
12、直下降直到次临界。此时达到“热停堆 “状态。在 0% - 25%功率，通过保持主蒸汽压力恒定 90 bar abs,热停堆时冷却剂平均温度等于稳态分段负荷图中 0% 功率的温度。在冷却到“热停堆 “过程中 , 通过反应堆冷却剂压力控制，RCS 压力保持 155 bar 不变 反应堆冷却剂体积收缩,稳压器通过 CVCS 补给来维持液位控制。同时，稳压器液位整定值作为反应堆冷却剂温度的函数，进行调节降到热停堆值。2.从“热停堆”向“冷停堆”的停运如果电站需要从“热停堆”冷却到“冷停堆”、如换料需要，在冷却的最后阶段，反应堆冷却剂需要通过 CVCS 硼化到约 2500 ppm。这用于补偿冷却释放的正
13、反应性和保证足够的次临界度。维持四台主泵运行，反应堆冷却剂通过 SG 和主蒸汽旁路阀冷却到约 120C。最大冷却速率 50C/h。需要排出的热量包括衰变热、主泵动能和系统设备的显热。冷却期间，两列下泄运行，其中一列高压减压站控制稳压器液位。另一列手动开启到相同流量来平衡两列下泄管线。在约 120C 和 27bar，RCS 的第二阶段冷却通过安注系统的 RHR 模式实现。其中 1 和 4 列安注系统的 RHR 模式由 RO 进行连接和启动。RCS 通过自动 RHR冷却系统开始冷却。RO 只需要选择 RCS 的温度梯度。同时，停运两台主泵以减少 RHRS 的热负荷：最好停运 1 和 4 环路。保持
14、 2和 3 环路的主泵运行，因为波动管和喷淋管连接到 2、3 环路。当反应堆冷却剂温度低于 100C ，RO 将 2、3 列 RHR 连接到 RCS，启动相应的 RHR 泵。 RCS 保持冷却直到 55C。当反应堆冷却剂温度低于 70C 时，RO 手动停运 2 环路的主泵。剩下的 3 环路主泵在约 55C 时停运。在 120C 冷却到 55C 间，稳压器液位应该抬升到约 90（喷淋管高度）。此操作将自动关闭高压减压站。稳压器保持汽腔来通过加热器和喷淋实现压力控制。当液位到达 90后，喷淋失去压力调节作用，改由下泄控制压力。此时通过喷淋来降低稳压器和热腿间的温差，直到稳压器温度到达 70C 为止
15、。随着 PZR 冷却，剩余的蒸汽通过除气管线排向 VDS。当 PZR 水温稳定（ 70C），RZR 准备降压/疏水。通过 CVCS 排水到 TEP 来降压，下泄疏水流量可达到最大。为实现在大气压下疏水，在 PZR 顶部充氮气，氮气压力经过减压阀设定在1bar。在疏水到 3/4 环路高度过程中，通过注氮气，RCS 压力维持在约 1bar。当主泵不可用时，电站通过 RCS 自然循环进行冷却。由于失去主泵压头，正常喷淋不可用，将使用辅助喷淋进行降压。如前所述，只要压力、温度降到限值，就可以投运安注系统的 RHR 模式来排热。到“冷停堆“后，RCS 冷却剂温度约 60C。此时 RCS 将卸压和排水液位降到进入中环路运行，这个条件下才允许 RPV 开盖换料或维修。为此，PZR 电加热器和压力控制停止运行，RCS 通过辅助喷淋进行降压。RCS 通过排气管进行氮气吹扫 ，通过 CVCS 排出多余的冷却剂到储存箱，降低液位达到主环路横截面约 3/4 高度来进行中环路 (mid-loop)运行。
