【核电站】反应堆换料水池和乏燃料水池的冷却及处理系统(PTR)

§1.2.4 反应堆换料水池和乏燃料水池的

冷却及处理系统(PTR)

反应堆换料水池和乏燃料水池的冷却和处理系统（PTR）的作用主要就是保证乏燃料元件贮存池的持久冷却，和反应堆换料水池的注水、排水和净化。

一．

系统功能

PTR系统为核燃料厂房的乏燃料水池和反应堆厂房的反应堆换料水池服务。 1) 冷却功能：

? ?

冷却乏燃料贮存水池，排出乏燃料水池燃料组件的剩余热功率。 在压力容器开盖以后，RRA不能投入运行时，可作为RRA的备用。

2) 净化功能：

?

采用过滤和除盐方法去处腐蚀产物、裂变产物及悬浮物，净化乏燃料水池和反应

堆换料水池

3) 充水和排水

?

保持乏燃料水池中贮存隔室的水位，当水池贮存有乏燃料组件时，不能把隔室的

水排空。

? ? ?

乏燃料转运舱和乏燃料容器装载井的充水和排水。

在停堆换料或停堆检查时，对反应堆换料水池进行充水和排水。

安装水阀门后，对反应堆换料腔内的“压力容器”隔离和“堆内构件” 隔室进

行充水和排水。

4) 安全功能：

? ?

保持乏燃料水池内乏燃料组件处于次临界。

事故情况下，通过RCV向RCP紧急提供1380m的1.025%的硼酸浓液（2200±

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100PPm。）

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水屏蔽，对操作人员提供辐射防护。

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二． 1．

功能的实现

乏燃料水池冷却的功能实现：

乏燃料水池的水通过浸入水下的管道，开阀门001 VB进入泵001 PO或002 PO的吸入口，经热交换器001 RF或002 RF冷却，过024 VB 010 VB返回水池，正常运行时，都是经泵001 PO，交换器001 RF这个系列，流量360M3/h,(60 M3/h给于除盐正常过滤回路)。另一系列的泵002 PO，交换器002 RF备用。两系列都投入为水池冷却时，001 DI，005 DI，006 DI都投入工作。本系统可与RRA系统并联，作为RRA的备用。贮存有乏燃料组件时冷却回路连续运行。

水池设计基本原则：正常运行工况，水池内乏燃料组件剩余热功率达最大值，一个冷却系列冷却，水温<60℃。正常换料工况，水池内乏燃料组件剩余热功率达最大值，水池已贮存16/4个堆芯组件，停堆14天后，又将一个整堆芯全部载入，设冷水流量515 M3/h，35℃，水池水温<52.16℃

事故工况，水池内乏燃料组件剩余热功率达最大值，已贮存17/4个，又因压力壳检修而卸入一个整堆芯（或因LOCA,而强迫卸入）。用一个冷却系列冷却乏燃料水池，水池水温<80℃，两个系列，<60℃。

乏燃料水池的净化是利用跨接在冷却水泵（001PO或002PO）进出口两端的净化回路进行的。净化回路由过滤器和除盐器组成。进口过滤器去除水中的颗粒状杂质（>5μm），出口过滤器防止碎树脂进入系统。由除盐器去除离子状态的腐蚀杂质和裂变产物。

此外，乏燃料水池去浮渣回路，由水泵（003PO）和过滤器组成。除去水表面浮渣，保持水的清洁度和透明度。

1) 反应堆换料水池冷却的实现：

正常情况，RRA完成冷却，主回路开启。RRA不可用时 通过022 VB/140 VB应急冷却。 反应堆换料水池净化：

反应堆压力壳开盖及水池过程中要通过RRA将水池水经RCV净化回路和TEP来去除反应堆水池放射性腐蚀产物，裂变气体和浓解氢。

过滤回路，水池满水后，就处于连续运行经水池底部两个管子，通过阀门143 VB/144 VB进入循环泵005 PO，过滤回路设计流量100 M3/h，003 FI/004 FI为2×50%，过滤器两机共用。

水池撇沫回路，撇沫操作是不连续只在需要提高水的纯度和透明度时才启动运行。

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6m3/h水箱002 BA使输送泵004 PO有足够吸入压头，此时借助于005 PO来进行过滤。通过002 BA排除004 PO撇沫回路气体。开始阶段004 PO手动控制启动。当水沿过滤回路充满水到达循环泵005 PO吸入口时，004 PO即可停止运行，启动前要用SED纯水向撇沫回路充水。

(1)

换料水箱PTR 001 BA：

换料水箱主要接管及功能： I)

REA系统入口接管：通过RIS系统管线向换料水箱灌注含硼水。

II) RIS和EAS系统入口接管：用于将来自安全壳喷淋泵（EAS 01，02 PO）和安全注入泵（EAS 01，02 PO）的水送回换料水箱

III) 两根与安全壳喷淋泵进水端相接的出口接管（PTK 1602 VB,163 VB）。 IV) 与低压安注泵和高压安注泵进口端及与RIS试验泵RIS 011 PO，REA 03，04 PO进水端连接的出口接管。

V)

装有球阀159 VB和育板的水箱路水口。

备注： I)

乏燃料水池不能进行排水，但允许临时接管和一台潜水泵将水排至燃料转运舱,

进行检修。装有虹吸破坏管放止水池因池外管破裂、意外排空。表面撇沫器，虹吸破坏管水下10cm外，不会扰动水面和影响能见度。

II) 热交换器、泵：2×100%。 PTR侧热交换器是并连

RRI侧热交换器是串连；也能有另一组RRI提供RRI水。

III) 乏燃料水池过滤和除盐：设计流量60最大不超过65M/h。回路长期运行的，设备压降由手动调节阀12/VB调节

IV) 燃料容器装载井水取自转运舱 V)

水面撇沫：需要改进乏燃料水池水的线度和透明度时，就启动撇沫和过滤系统

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回路。003 PO泵流量5 M/h，因在715 VB关闭状态下才启动。

水泵入口设有压力控制器009 SP，当水泵压力过低时，009 SP自动控制水泵停运。过滤器05 FI的赃污情况通过就地压差计005 CP来测量，在助力增大时，可通过调节阀716 VB使流量保持5 M/h，压差达0.15MPa时说明过滤器需要清除积聚的杂质。

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三． 1． (1) 728 VB

(2) (3) 料组件。

(4)

设备说明

乏燃料水池位于燃料厂房：池面标高+20M，池低标高+7.5M，分隔成四个小区： 燃料转运舱：与壳内堆内构件存放区间有传递通道，通道在转运舱侧有闸阀

堆内构件存放区侧有育板法兰隔离。正常运行时隔离，换料时才打开。 乏燃料水池：紧靠燃料转运舱，池低标高+7.49M，可存放17/4个活性区燃

乏燃料容器装载井：紧靠乏燃料水池另一侧，池低标高+7.26M，乏燃料在此

被装入运输用的铅罐。井底部加有垫层，已吸收容器跌落时的撞击能量。乏燃料水池池壁均以不锈钢件覆面，并设有7个引漏管，监测覆面是否渗漏。水池只要贮有乏燃料，不能被排空，所有池低无任何可排水管道且在浸入池中管道上设有虹吸破坏管。一旦发生管道泄漏必须用燃料厂房+20M处消防拴向乏燃料水池补水。

(5)

以上三个区域彼此相通，用器密的手动操作的水闸门加以隔离，水闸门由

SAR系统提供密封垫充气用空气，密封性由密封垫片来保证。乏燃料容器冲洗井与装载相邻不相通，池低标高+14.25M。

1) 反应堆换料水池的设施：

位于安全壳内，池面标高+20M，两部分组成 I)

换料腔：位于压力壳正上方，池低标高+10.862M。

II) 堆内构件存放区：与换料腔相通, 池低标高+7.5M.。两池之间用器密的手动操作的水闸门隔离，以便堆传递通道进行维修，水闸门由SAR系统提供密封垫充气用的空气。

反应堆正常运行时，水泵005 PO的两根吸水管开口，一旦发生失水事故时，能将安全壳喷淋水沿开口的吸水管线排到安全壳地壳。堆坑充水时，吸入口用法兰育板封住。

2) 换料水箱（003 BA）

水箱总容积：1756m，有效容积：1600m。

正常运行，贮水至少为1600m，以满足设计基准事故时安注和安喷（1380 m），及换料时换料水池注满水的需要。水箱内硼浓度至少2000PPm，换料水箱设有6个12KW电加热器，保持水温7℃以上，放止硼结晶。

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四、 运行

（1） PTR作为RRA备用：

奇数管线要用于乏燃料水池的冷却，应急情况下只能用偶数管线作为RRA备用，流程回路见图（1）。流量300M/h。作为RRA备用系统，达到冷停堆工况后，PTR必须由奇数管线实现乏燃料水池的冷却。

作为RRA备用系统需要满足的条件：

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反应堆主回路必须处于打开状态。 反应堆主回路水温低于70℃.

反应堆主回路水位应超过主管道接管中心线。RRA失效时，必须用代容系统

补偿因蒸发失去的水量，使水位达到上述要求，以便能启动本系统PTR 002 PO有足够吸入压头。

?

反应堆主回路<0.3Mpa,温度<100℃.，本系统已处于与RRA连接状态，一旦

需要即可很快隔离RRA并开启021/041 VB，投入使用。

要进行的操作： —— —— ——

管气动阀RRA 013 VP，024 VP，025 VP和手动阀002 VP，003 VP。 开启安全壳外手动隔离阀PTR 021 VB，141 VP。 启动泵PTR 002 PO。

004 ST监测温度：

?

海水温度越低，PTR带出热量越大，作为备用投入也就越早。 充排水操作：

I)

a) 换料水箱PTR 001 BA：

有REA系统罐注含硼水，额定流量27m/h

由一个高水位整定值（03 SN）测定充水量是否完成，整定容积1692M/标高+16.62m用肓板和球阀159 VB隔离，需要时将水箱排空。

b) 乏燃料水池：

水池按工艺需求充水，充水时关闭021 VB且再循环停止，035 SN用于监测高水位（+19.5m），水位低于+19.30m，发出警报。

补水操作：

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SED来的线水利用+20m标高处的，用于运输容器清洗的出水口直接向乏燃料

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水池补水。

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自PTR 001 BA通过PTR 001 PO或002 PO补水（水箱随后由REA补水）。由

于池水位高于水箱，可在隔离水池内正常吸入口后用冷却泵保证补水。因为在改变回路配置方式前必须先把使用中的泵停下来，这种操作比较费时。

c) 燃料转运舱和乏燃料容器装载井：

不能用ITR 001 BA充水，要防LOCA：不能用乏燃料水池水充水，会使水池水位下降1.60m，危及乏燃料组件，影响生物防护。通常将燃料转运舱充水而装载井则无水。当乏燃料容器装载井为运输容器的装料，或装料前维修，或试验运输机械而必须充水时，可将燃料转运舱的水用PTR 001 PO或002 PO送至乏燃料容器装载井，转运舱中剩余的（15M）水重力排至RPE。

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反应堆机组处于冷停堆换料：反应堆换料水池充水后，换料水箱剩余的水可

用以给燃料转运舱或乏燃料容器装载井充水。补水可由REA系统提供。

隔室的疏水：

只要隔室中水位高于低水位（039 SN和041 SN），就少用泵01 PO或02 PO将水疏排至换料水箱001 BA，传感器有防止泵气蚀的专门功能，在低于这一水位就不可能再用泵来继续排水。

d) 反应堆换料水池：

充水：只有在换料或反应堆压力容器作检查时，才需要向水池充水。 ——

将池低两条排水管用育板法兰封住。育板法兰进行特殊行政管理，正常运行

期间必须拆除，并存放在专用架子上。有一专用钥匙将它们锁在存放位置，钥匙平常在控制室。

——

PTR 002 PO经127/131/142 VB将PTR 001 BA中硼酸浓液注入水池，360M/h，

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004 DI限制流量，充水约1小时，水位至容器底部约30cm处避免浸湿容器顶盖。 ——

开始提升压力壳顶盖，同时进一步充水，可继续PTR 002 PO，也可结合高压

安注泵和低压安注泵的定期试验进行。过程分为三个阶段：

I）. 第一阶段：先用一台低压安注泵RIS 001或002 PO送水，流量800M/h，水位+14.5M.，此水位下，可将顶盖移到贮存加上。

II）. 第二阶段：由两高压安注泵充水，总流量150M/h，水位+15.180M.，此水位下控制棒驱动杆恰好在水面以下，将驱动杆和控制棒闭锁解开，并使驱动杆伸出水面约30mm。

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使人可一眼看出控制棒驱动杆是否正确脱钩。

III）. 完成后由另一台低压安注泵将水充至标高+19.5M为第三阶段。水池侧面标高+19.65M处装有两根溢流管，水位达到溢流管之前，操作员有一分钟时间来停止低压安注泵。当堆腔充水结束时，监视容器顶盖提升的操作员要通知控制室。

并非经常四个阶段都有，只有作相关定期实验时才有某些阶段。 排水：

——两台RRA系统001/002 PO大流量泵（2×610M/h）将水输送到换料水箱内，阀门016 VB开启。

——水池水位降到+16m，由PTR 00 5PO将水位降至+15.18m，155/016 VB开启，排水流量100M/h，此时检查控制棒安装是否正确。

——随后用一台RRA泵或PTR 002 PO以300M/h继续排水至接近顶盖结合面，标高+11.16m,这一阶段里压力壳顶盖随水位同时下降。

——改用PTR 005 PO以将水排完。

013SP使泵在吸入口压力低时停运PTR005PO。排水操作可由手动停止，也可由堆内构件贮存池水位低043NS信号自动停止（标高+7.57±0.05m），剩余水重力排出。

——拆卸盲板法兰，并存放回专用架子，钥匙返回主控室控制台孔内，池底排水口重新装上滤网。

II) 失水事故（LOCA）工况下水箱的使用 它为RIS和REA系统贮存硼水。

事故后30秒钟，高压安全注入泵及低压安全注入泵开始向反应堆一回路及喷淋泵提供流量，喷淋泵向喷淋管道供水。

被使用的水是从PTR001BA水箱抽取的阶段被称为直接注入和喷淋阶段，当水箱水位到达低3阈值时，低压安全注入泵及喷淋泵被直接转换到安全壳地坑，此阶段被称为再循环阶段。

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002BA 04PO SAA REA 003PO 虹吸破坏管 005FI R换料水箱001 RIS EAS SAT气闸门 反应堆换料水池 堆内构件贮存池 燃料转运舱撇沫 乏燃料乏燃料015VB RPEAS EAS RIRIS 乏燃料水池 堆坑001V022VB 021VB 002V002PO 006VB 018V001PO RRI 002RF 012VB 2PTA RCP 壳壳RRA 003VB R007VB 001F001RF 013VB 003FI 004FI 005PO 002FI 141VB 155VB 001DE 2PTR RCP 图(1)

PTR系统简图

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