冷卻劑再循環(huán)泵概述

其過(guò)程為，來(lái)自汽輪機(jī)系統(tǒng)的給水進(jìn)入反應(yīng)堆壓力容器后，沿堆芯圍筒與容器內(nèi)壁之間的環(huán)形空間下降，在噴射泵的作用下進(jìn)入堆下腔室，再折而向上流過(guò)堆芯，受熱并部分汽化。汽水混合物經(jīng)汽水分離器分離后，水分沿環(huán)形空間下降，與給水混合；蒸汽則經(jīng)干燥器后出堆，通往汽輪發(fā)電機(jī)，做功發(fā)電。蒸汽壓力約為7MPa，干度不小于99.75%。汽輪機(jī)乏汽冷凝后經(jīng)凈化、加熱，再由給水泵送入反應(yīng)堆壓力容器，形成一閉合循環(huán)。再循環(huán)泵的作用是使堆內(nèi)形成強(qiáng)迫循環(huán)，其進(jìn)水取自環(huán)形空間底部，升壓后再送入反應(yīng)堆容器內(nèi)，成為噴射泵的驅(qū)動(dòng)流。改進(jìn)型沸水堆取消了主系統(tǒng)管路和噴射泵，而在堆內(nèi)裝有數(shù)臺(tái)內(nèi)裝式再循環(huán)泵。自汽水分離器和汽輪機(jī)凝汽器流回的給水由這些泵唧送回到堆芯去再循環(huán)，從而增加了堆芯循環(huán)倍率。

ABWR是先進(jìn)的沸水反應(yīng)堆，它除了具有B W R的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，如直接循環(huán)、大的負(fù)空泡反應(yīng)性系數(shù)、采用流量加控制棒調(diào)節(jié)功率等外，還將將原來(lái)BWR安裝在壓力容器外側(cè)的反應(yīng)堆冷卻劑再循環(huán)泵改為安裝在壓力容器內(nèi)部的內(nèi)置泵，實(shí)現(xiàn)了核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)，使得壓力容器在堆芯上沿以下部位不再有大口徑管嘴，大大降低了失水事故發(fā)生后堆芯裸露的風(fēng)險(xiǎn)和堆芯熔化的概率。

反應(yīng)堆冷卻劑泵可分為兩大類：屏蔽泵和軸密封泵。

由于主泵以高溫、高壓、帶有放射性的水作為工質(zhì)，早期的壓水堆動(dòng)力裝置采用了屏蔽泵以解決密封問(wèn)題。屏蔽泵又稱無(wú)填料泵，泵的葉輪和電機(jī)轉(zhuǎn)子連成一體，并裝在同一只密封殼體內(nèi)，因此消除了冷卻劑外漏的可能性。這種泵在核動(dòng)力艦艇上早已使用，經(jīng)驗(yàn)證明其工作是安全可靠的。美國(guó)、蘇聯(lián)、法國(guó)的早期核電廠也曾使用屏蔽泵

主泵的性能參數(shù)主要包括流量、揚(yáng)程、汽蝕裕量、比轉(zhuǎn)速等。

流量-揚(yáng)程(Q-H)曲線 主泵流量根據(jù)反應(yīng)堆功率和冷卻劑進(jìn)出口溫度計(jì)算，揚(yáng)程根據(jù)反應(yīng)堆本體和環(huán)路中各設(shè)備在額定流量下的流阻計(jì)算。大型主泵的典型參數(shù)為流量20000~25000m/h，揚(yáng)程90~105m。要求Q-H曲線平滑，整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)無(wú)“拐點(diǎn)”。還要求做出泵的全性能曲線，即四象限特性曲線，以便分析各種事故工況。

設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)環(huán)路設(shè)備阻力的估算往往偏保守，結(jié)果使泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)程過(guò)高。要求在一定范圍內(nèi)安全長(zhǎng)期運(yùn)行。

汽蝕裕量 亦稱“凈正吸入壓頭(NPSH)”，用以判斷水泵是否發(fā)生汽蝕。可通過(guò)計(jì)算有效汽蝕裕量(NPSH_av)和必需汽蝕裕量(NPSH_req)，以分析進(jìn)口液壓是否具有超過(guò)汽化壓力的足夠裕量。大型主泵的必需汽蝕裕量一般為50~75m。

比轉(zhuǎn)速 定義為n_s=3.65n/H，式中n為轉(zhuǎn)速，r/min；Q為流量，m/s；H為揚(yáng)程，m。n_s<300為離心泵；n_s=300~500為混流泵；n_s>500為軸流泵。主泵比轉(zhuǎn)速通常為n_s=340~465，屬于混流泵。這種泵一般有較高的水力效率，有較陡的特性曲線，在冷卻劑環(huán)路阻力低于計(jì)算值時(shí)流量變化較小。

典型主泵參數(shù)表

主泵通常為立式、單級(jí)、離心式水泵，由交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。按飛輪和推力軸承位置、聯(lián)軸器型式以及導(dǎo)軸承數(shù)目等結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，大致可分為兩類結(jié)構(gòu)型式：①三軸承泵。以美國(guó)西屋公司產(chǎn)品為代表(見圖)。蘇聯(lián)ВВЭР1000MW核電廠所用的ГЦН-195型有相似的結(jié)構(gòu)。飛輪設(shè)置在電動(dòng)機(jī)頂部。主推力軸承與上部導(dǎo)軸承合成一體，布置在電動(dòng)機(jī)上部。電動(dòng)機(jī)下部也有一導(dǎo)軸承。另一水潤(rùn)滑石墨導(dǎo)軸承位于泵殼內(nèi)葉輪上方。泵軸與電動(dòng)機(jī)軸用剛性聯(lián)軸器連接，結(jié)構(gòu)緊湊，泵總高約8m，軸線對(duì)中要求較嚴(yán)。②五軸承泵。以德國(guó)KSB(KSB　AKTIENGESELLSCHAFT)公司產(chǎn)品為代表。推力軸承與電動(dòng)機(jī)軸和傳動(dòng)軸用鼓形齒輪撓性聯(lián)軸器連接。共有五個(gè)導(dǎo)軸承，電動(dòng)機(jī)兩端和推力軸承兩側(cè)各有一油潤(rùn)滑導(dǎo)軸承，另一個(gè)水潤(rùn)滑石墨導(dǎo)軸承位于泵殼內(nèi)葉輪上方。泵總高為9~10m。