核電站動(dòng)力裝置汽輪機(jī)

壓水堆核電站的汽輪機(jī)與火電廠的汽輪機(jī)在原理上沒(méi)有什么差別，只是由于反應(yīng)堆冷卻劑溫度的限制，在蒸汽發(fā)生器中只能產(chǎn)生壓力較低的飽和蒸汽或微過(guò)熱蒸汽。與火電廠的高參數(shù)汽輪機(jī)相比，核電站的飽和汽輪機(jī)汽耗約大一倍，排汽容積流量約大60～70％，它的轉(zhuǎn)輪葉片也較長(zhǎng)，主要部件的尺寸和重量也相應(yīng)增大。

飽和蒸汽汽輪機(jī)是在濕蒸汽區(qū)工作，蒸汽在汽輪機(jī)各級(jí)膨脹過(guò)程中產(chǎn)生大量水分。為了防止水蝕，除對(duì)在水蝕區(qū)工作的部件噴鍍或堆焊一層13％的鉻鋼保護(hù)層外，一般在高壓缸與低壓缸之間裝有汽水分離再熱器，以提高循環(huán)效率并減少葉片水蝕。核電站的飽和蒸汽汽輪機(jī)，在事故條件下，超速較大，要采取措施加以防止。2100433B

由核反應(yīng)堆、主循環(huán)泵、蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器和相應(yīng)的管道閥門及其他輔助設(shè)備組成。反應(yīng)堆冷卻劑為高溫高壓含硼水，由主循環(huán)泵唧送，流經(jīng)反應(yīng)堆，吸收核燃料裂變時(shí)釋放的熱能后，進(jìn)入蒸汽發(fā)生器，并通過(guò)蒸汽發(fā)生器的管壁，將熱量傳給在管外流動(dòng)的二回路，以生產(chǎn)蒸汽。然后再由主循環(huán)泵將冷卻水重新唧送入反應(yīng)堆內(nèi)，這樣構(gòu)成一個(gè)密閉的循環(huán)回路。一回路系統(tǒng)的壓力由穩(wěn)壓器來(lái)控制。大功率壓水堆核電站一般有2～4條并聯(lián)在反應(yīng)堆壓力殼接管上的密閉環(huán)路。每條環(huán)路由一臺(tái)主循環(huán)泵、一臺(tái)蒸汽發(fā)生器和相應(yīng)的管道閥門組成。

用于穩(wěn)定和調(diào)節(jié)一回路主系統(tǒng)冷卻劑的工作壓力,避免一回路主系統(tǒng)壓力過(guò)高或過(guò)低,防止一回路主系統(tǒng)及設(shè)備超壓或反應(yīng)堆內(nèi)冷卻劑壓力過(guò)低而出現(xiàn)容積沸騰現(xiàn)象，從而避免堆心燃料棒過(guò)熱燒毀的事故。現(xiàn)代大功率壓水堆核電站都采用電熱式穩(wěn)壓器。電熱式穩(wěn)壓器一般采用立式圓柱形結(jié)構(gòu)。安置在穩(wěn)壓器上部蒸汽空間頂端的噴淋頭用來(lái)抑制壓力升高，而安置在穩(wěn)壓器下部水空間內(nèi)的電加熱器則起限制壓力降低的作用。

核電站中將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。它由汽輪發(fā)電機(jī)組、凝汽器、凝結(jié)水泵、給水泵、低壓加熱器、高壓加熱器、除氧器、汽水分離再熱器和相應(yīng)的管道閥門等組成。二回路的給水在蒸汽發(fā)生器中吸收了一回路的熱量后變成蒸汽，然后進(jìn)入汽輪機(jī)作功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。作功后的乏汽排入凝汽器，凝結(jié)成水，再由凝結(jié)水泵送入加熱器，加熱后重新返回蒸汽發(fā)生器，構(gòu)成二回路的密閉循環(huán)。核電站的二回路系統(tǒng)與普通火電站的動(dòng)力回路相似。一回路系統(tǒng)相當(dāng)于火電廠的鍋爐系統(tǒng)，一般稱做核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)。但由于核反應(yīng)堆是強(qiáng)放射源，流經(jīng)反應(yīng)堆的冷卻劑帶有一定的放射性，特別是在核燃料元件破損時(shí)放射性劑量更高。因此，從反應(yīng)堆流出的冷卻劑一般不宜直接進(jìn)入汽輪機(jī)，所以，壓水堆核電站比普通火電廠多一套動(dòng)力回路。

蒸汽發(fā)生器是核電站一回路、二回路之間的熱交換裝置。分臥式和立式兩種，以立式最為普遍。立式蒸汽發(fā)生器由U型傳熱管、管板、管道支撐板、汽水分離器和容器等組成。U型管多用因科鎳或因科鉻依等鎳基合金制作；管板一般用高強(qiáng)度低合金鋼制造。在一回路冷卻劑側(cè)有不銹鋼堆焊層。與蒸汽發(fā)生器相連的汽水分離器用于提高飽和蒸汽的干度，其工作好壞直接影響蒸汽的品質(zhì)。汽水分離器通常做成二級(jí)或三級(jí)。第一級(jí)為筒狀的旋風(fēng)式分離器，第二、三級(jí)為波紋板分離器。

在運(yùn)行時(shí)，要嚴(yán)格控制蒸汽發(fā)生器給水的水質(zhì)，以減少產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕損壞的可能性；要保持水質(zhì)呈堿性并減少水中的含氧量，以減緩腐蝕速率；減少給水的含鹽量，以降低管壁積垢，提高傳熱效果。

主循環(huán)泵用于唧送高溫高壓的反應(yīng)堆冷卻劑，使其循環(huán)流動(dòng)，連續(xù)不斷地把反應(yīng)堆中產(chǎn)生的熱能傳送到蒸汽發(fā)生器，以保證一回路系統(tǒng)的正常工作。它是核動(dòng)力裝置的重要設(shè)備之一，也是一回路主系統(tǒng)中唯一高速旋轉(zhuǎn)的設(shè)備。

利用核能進(jìn)行發(fā)電的電站稱為核電站，當(dāng)今世界上只能利用裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)產(chǎn)生的能量來(lái)發(fā)電。

核電站就是利用一座或若干座動(dòng)力反應(yīng)堆所產(chǎn)生的熱能來(lái)發(fā)電，或發(fā)電兼供熱的動(dòng)力設(shè)施。反應(yīng)堆是核電站的關(guān)鍵設(shè)備，鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)就在其中進(jìn)行。將原子核裂變釋放的核能轉(zhuǎn)換成熱能，再轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿南到y(tǒng)和設(shè)施，通常稱為核電站。

世界上核電站常用的反應(yīng)堆有輕水堆、重水堆和改進(jìn)型氣冷堆及快堆等，但使用最廣泛的是輕水堆。按產(chǎn)生蒸汽的過(guò)程不同，輕水堆可分成沸水堆核電站和壓水堆核電站兩類。壓水堆是以普通水作冷卻劑和慢化劑，它是從軍用堆基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的最成熟、最成功的動(dòng)力堆堆型。壓水堆核電站占全世界核電總?cè)萘康?0%以上。

核電站用的燃料是鈾。用鈾制成的核燃料在“反應(yīng)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(dòng)汽輪機(jī)帶著發(fā)電機(jī)一起旋轉(zhuǎn)，電就源源不斷地產(chǎn)生出來(lái)，并通過(guò)電網(wǎng)送到四面八方。

《核動(dòng)力裝置用泵》根據(jù)核動(dòng)力裝置用泵的特點(diǎn)和種類，有選擇、有側(cè)重地編著了本書。在詳細(xì)介紹離心泵基本理論的基礎(chǔ)上，介紹了核動(dòng)力裝置用的一回路主冷卻劑泵、二回路給水泵、凝結(jié)水泵和循環(huán)水泵，并簡(jiǎn)要介紹了離心泵之外的其他類型泵的結(jié)構(gòu)和工作原理。

《核動(dòng)力裝置用泵》可作為高等院校核工程專業(yè)本科生的教材，也可供從事核動(dòng)力工作的人員使用和參考。