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第1章 核电厂概述与安全性1

1.1 核电厂的能量平衡1

1.2 核电厂的安全性3

1.2.1 核电厂的主要风险3

1.2.2 核电厂安全目标4

1.2.3 核电厂安全许可证制度4

1.2.4 核电厂有关安全的基本设计思想7

第2章 核电厂运行物理基础10

2.1 原子核物理基础10

2.1.1 原子序数与质量数10

2.1.2 质量亏损与结合能11

2.1.3 放射性12

2.1.4 中子与物质相互作用14

2.1.5 核裂变16

2.2 中子源19

2.2.1 天然中子源19

2.2.2 人工中子源20

2.2.3 中子源组件20

2.3 中子核反应截面21

2.3.1 微观截面和宏观截面21

2.3.2 截面的温度效应23

2.4 中子注量率与中子慢化23

2.4.1 中子扩散方程24

2.4.2 中子的慢化25

2.4.3 裂变时中子的释放26

2.4.4 中子代时间28

2.5 中子循环与反应堆临界28

2.5.1 增殖因数29

2.5.2 四因子公式30

2.5.3 有效增殖因数31

2.6 反应性31

2.6.1 反应性系数33

2.6.2 温度系数33

2.6.3 压力系数35

2.6.4 空泡系数36

2.6.5 功率系数36

2.7 中子毒物36

2.7.1 可燃毒物37

2.7.2 可溶毒物37

2.7.3 控制棒37

2.7.4 氙39

2.7.5 钐43

第3章 堆芯与冷却剂系统45

3.1 堆芯45

3.1.1 反应堆分类45

3.1.2 堆芯结构设计46

3.1.3 堆芯核设计52

3.1.4 堆芯功率54

3.2 冷却剂系统56

3.2.1 冷却剂系统的功能56

3.2.2 冷却剂系统的构成56

3.2.3 冷却剂系统的运行参数60

3.2.4 冷却剂泵60

3.3 各种类型核电厂的设计特点66

3.3.1 CANDU型重水堆66

3.3.2 快中子增殖堆70

3.3.3 沸水堆核电厂75

3.3.4 高温气冷堆79

第4章 蒸汽动力转换系统84

4.1 朗肯循环84

4.1.1 朗肯循环的过程84

4.1.2 朗肯循环的效率85

4.1.3 蒸汽再热与回热循环86

4.2 核电厂的蒸汽动力循环系统88

4.2.1 蒸汽发生器90

4.2.2 除氧器95

4.2.3 蒸汽管线系统96

4.2.4 给水系统97

4.2.5 汽轮机98

4.2.6 交流发电机99

4.2.7 凝汽器100

第5章 仪表与控制系统102

5.1 参数测量原理102

5.1.1 温度测量102

5.1.2 压力测量105

5.1.3 水位测量106

5.1.4 流量测量109

5.1.5 位置测量110

5.1.6 放射线测量111

5.1.7 中子的测量113

5.1.8 反应堆周期测量117

5.1.9 堆芯中子注量率测量117

5.2 反应堆仪表监测系统119

5.2.1 核功率测量系统120

5.2.2 堆芯测量系统121

5.2.3 控制棒位置指示系统122

5.2.4 冷却剂系统监测122

5.2.5 其他监测系统124

5.3 压水堆核电厂的控制系统125

5.3.1 反应性控制和功率分布控制125

5.3.2 功率调节系统128

5.3.3 一回路系统压力控制132

5.3.4 稳压器水位控制135

5.3.5 蒸汽发生器水位控制137

5.3.6 蒸汽排放控制139

5.3.7 主控制室140

5.3.8 核电厂仿真机145

5.4 各种类型反应堆的控制特点148

5.4.1 沸水堆控制148

5.4.2 高温气冷堆控制150

5.4.3 钠冷快中子增殖堆控制152

5.4.4 重水堆控制153

5.5 核电厂数字化控制系统158

5.5.1 核电厂计算机系统158

5.5.2 核电厂计算机控制161

5.5.3 压水堆数字化控制系统163

5.5.4 沸水堆数字化控制系统165

5.6 核电厂保护系统167

5.6.1 反应堆保护参数167

5.6.2 反应堆保护系统169

5.6.3 堆芯保护系统171

5.6.4 反应堆保护装置173

5.6.5 反应堆数字化保护系统174

第6章 核电厂辅助系统177

6.1 化学和容积控制系统177

6.1.1 体积控制178

6.1.2 水质控制178

6.1.3 硼浓度控制178

6.1.4 硼热再生系统179

6.1.5 硼回收系统179

6.2 余热排出系统180

6.3 设备冷却水系统182

6.4 重要厂用水系统182

6.5 废物处理系统183

6.5.1 废气处理系统183

6.5.2 废液处理系统184

6.5.3 固体废物处理系统186

6.6 安全壳通风净化系统188

6.7 蒸汽发生器排污系统189

6.8 燃料操作系统190

6.8.1 压水堆燃料操作系统190

6.8.2 重水堆燃料操作系统191

6.8.3 重水堆装卸料机193

6.8.4 不停堆换料194

6.8.5 乏燃料储存池195

6.9 重水堆辅助系统196

6.9.1 重水堆慢化剂系统196

6.9.2 慢化剂覆盖气体系统197

6.9.3 停堆冷却系统197

6.9.4 重水净化系统199

6.9.5 氘化和除氘系统199

6.10 厂用电系统200

第7章 安全系统与专设安全设施202

7.1 反应堆停堆系统202

7.1.1 控制棒停堆系统202

7.1.2 压水堆第二停堆系统203

7.1.3 重水堆第二停堆系统204

7.2 应急堆芯冷却系统205

7.2.1 压水堆安全注射系统205

7.2.2 沸水堆应急堆芯冷却系统206

7.2.3 重水堆应急堆芯冷却系统207

7.3 安全壳包容系统208

7.3.1 安全壳的类型208

7.3.2 安全壳隔离系统211

7.4 安全壳喷淋系统212

7.5 可燃气体控制系统213

7.6 辅助给水系统214

7.7 非能动安全系统214

7.7.1 余热排出系统215

7.7.2 安全注射系统215

7.7.3 安全壳冷却系统215

7.8 重水堆安全系统215

第8章 核电厂正常运行219

8.1 运行管理220

8.1.1 运行安全管理体系220

8.1.2 运行性能指标222

8.2 核电厂的运行模式223

8.2.1 运行状态223

8.2.2 运行模式226

8.3 核电厂的运行技术规格书228

8.4 核电厂的运行规程230

8.5 核电厂的调试232

8.5.1 调试主要阶段232

8.5.2 调试准备工作237

8.5.3 调试进度计划238

8.6 核电厂正常起动与停运239

8.6.1 起动239

8.6.2 核电机组的负荷跟踪241

8.6.3 停运243

8.7 核电厂换料和大修243

8.7.1 燃料管理243

8.7.2 维修245

8.7.3 在役检查248

8.7.4 定期试验250

8.8 运行经验反馈253

第9章 核电厂异常运行255

9.1 核电厂的工况255

9.1.1 核电厂状态分类255

9.1.2 核电厂事件分级256

9.2 设计基准事故与监督258

9.2.1 核电厂设计基准事故258

9.2.2 燃料包壳完整性监督263

9.2.3 冷却剂系统承压边界完整性监督265

9.2.4 安全参数显示系统267

9.3 严重事故及其管理267

9.3.1 核电厂严重事故267

9.3.2 核事故应急管理270

9.3.3 核事故应急计划与准备274

9.3.4 核事故应急措施275

9.3.5 核事故后恢复措施277

附录 核电厂模拟器实验指示书279

A.1 国际原子能机构的重水堆核电厂模拟器279

A.1.1 起动279

A.1.2 电厂总览280

A.1.3 停堆棒280

A.1.4 反应性控制281

A.1.5 一回路热传输系统的主回路281

A.1.6 一回路热传输系统的上充和下泄283

A.1.7 热传输系统装量控制283

A.1.8 热传输系统压力控制283

A.1.9 下泄凝汽器控制283

A.1.10 蒸汽发生器给水泵285

A.1.11 蒸汽发生器水位控制285

A.1.12 蒸汽发生器水位显示285

A.1.13 蒸汽发生器水位手动控制285

A.1.14 汽轮机抽气288

A.1.15 汽轮发电机288

A.1.16 反应堆调节系统288

A.1.17 电厂功率调节290

A.1.18 参数趋势图290

A.1.19 故障设置290

A.2 电厂运行模式292

A.2.1 Normal模式下的功率调节292

A.2.2 Alternate模式下的功率调节292

A.2.3 Normal模式下降低功率293

A.2.4 满功率运行时的温度分布293

A.3 反应堆调节系统294

A.3.1 功率调节294

A.3.2 控制策略295

A.3.3 RRS系统响应295

A.3.4 手动控制296

A.3.5 手动抽棒296

A.4 堆调系统故障和跳堆296

A.4.1 轻水液位流入阀门误开296

A.4.2 轻水液位流入阀门误关297

A.4.3 意外插棒297

A.4.4 跳堆并恢复298

A.4.5 跳堆299

A.5 热传输系统299

A.5.1 CV20误开299

A.5.2 CV22误开300

A.5.3 CV12误开301

A.5.4 MV1误关301

A.5.5 CV5误开302

A.6 蒸汽和给水系统303

A.6.1 LCV101误开303

A.6.2 LCV101误关303

A.6.3 蒸汽流量计故障304

A.6.4 蒸汽压力控制304

A.6.5 跳堆和再起动304

A.7 常见故障处理305

A.7.1 所有给水阀关闭305

A.7.2 所有给水泵失电305

A.7.3 汽轮机异常跳机306

A.7.4 压力测量故障306

A.7.5 小破口事故307

A.7.6 主蒸汽管线破裂事故307

参考文献308