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第1章 原子核反应基本概念1

1.1原子核构造1

1.1.1原子和原子核1

1.1.2同位素2

1.1.3原子核半径2

1.2核的结合能3

1.2.1核力3

1.2.2结合能3

1.3原子核反应5

1.4重原子核裂变7

1.4.1原子核裂变条件7

1.4.2原子核裂变过程7

1.4.3原子核裂变结果8

1.4.4自持链式裂变反应10

1.4.5裂变武器——原子弹11

1.5轻原子核聚变11

1.5.1聚变反应11

1.5.2热核武器——氢弹12

1.6放射性同位素衰变12

1.6.1放射性同位素12

1.6.2放射性衰变常数、半衰期13

第2章 核反应堆物理原理16

2.1原子核反应堆简介16

2.2中子慢化与扩散17

2.2.1中子散射17

2.2.2中子扩散18

2.2.3中子吸收18

2.3反应堆临界条件19

2.3.1堆芯内中心运动19

2.3.2有效增殖因数21

2.4反应堆的中子注量率和功率分布22

2.4.1中子注量率22

2.4.2功率分布23

2.5反应性及反应性控制24

2.5.1瞬发中子的时间特性24

2.5.2缓发中子的时间特性25

2.5.3温度效应26

2.5.4反应堆控制原理27

2.6反应堆的燃烧过程28

2.6.1反应性随运行时间的变化28

2.6.2燃耗过程29

2.6.3中毒、碘坑和结渣30

2.6.4核燃料的转化和增殖32

2.7堆芯核设计简介32

2.7.1核设计目标和准则32

2.7.2堆芯几何尺寸的确定33

2.7.3堆芯栅格参数选择36

2.7.4反应性控制设计39

2.7.5反应性系数43

2.7.6堆芯功率分布47

2.7.7堆芯燃耗分析及燃料管理52

第3章 反应堆热工水力设计原理56

3.1反应堆内热量的来源及其分布56

3.2反应堆内的热量传递过程58

3.2.1燃料内的导热过程59

3.2.2芯块表面与包壳内表面间的接触传热过程60

3.2.3通过包壳的导热过程60

3.2.4燃料元件包壳外表面与冷却剂间的放热过程61

3.2.5反应堆内其他部件的冷却问题63

3.3反应堆热量传输至堆外过程64

3.4反应堆内冷却剂流动方向及流场分布65

3.4.1堆内冷却剂流动方向65

3.4.2堆内冷却剂流场分布66

3.5堆芯热工设计简介67

3.5.1热工设计准则67

3.5.2堆芯热通道因子68

3.5.3临界热流密度比69

3.6反应堆水力设计原理72

3.6.1液体冷却剂的流动阻力计算72

3.6.2冷却剂流经串联、并联管道时的阻力计算74

3.6.3冷却剂流经整个反应堆时的分压降和总压降的计算74

3.6.4唧送冷却剂的循环泵耗功计算75

第4章 压水反应堆结构76

4.1概述76

4.2堆芯结构76

4.2.1燃料组件78

4.2.2控制棒组件86

4.2.3可燃毒物组件87

4.2.4中子源组件89

4.2.5阻力塞组件90

4.3堆内构件92

4.3.1堆芯下部支承构件93

4.3.2堆芯上部支承构件97

4.4反应堆压力容器102

4.4.1压力容器筒体组合件102

4.4.2压力容器顶盖103

4.4.3反应堆筒体与顶盖密封104

4.4.4主要设计参数105

4.5控制棒驱动机构106

4.5.1耐压壳部件106

4.5.2工作线圈部件107

4.5.3钩爪部件108

4.5.4驱动轴部件109

4.5.5棒位指示线圈部件110

4.5.6控制棒提升或下降工作顺序110

4.5.7主要性能参数112

4.6反应堆本体配套部件112

4.6.1驱动机构冷却风罩112

4.6.2驱动机构拉紧装置113

4.6.3堆顶及驱动机构放气管系114

4.6.4 AP1000一体化堆顶结构114

4.6.5金属反射型保温层116

4.6.6压力容器支座结构119

4.6.7水池底部密封结构120

第5章 核燃料装换、储存、检验系统及设备122

5.1核燃料装换系统122

5.1.1系统功能和要求122

5.1.2系统工艺流程和布置123

5.2装卸料主要设备129

5.2.1安全壳环行吊车130

5.2.2反应堆顶盖吊具和堆内构件吊具133

5.2.3装卸料机134

5.2.4控制棒与阻力塞抽插机139

5.2.5水下运输小车140

5.2.6水下倾翻机142

5.2.7其他设备146

5.3核燃料储运及检验系统147

5.3.1系统功能和要求147

5.3.2系统工艺流程147

5.4核燃料储运及检验设备149

5.4.1新燃料升降机149

5.4.2新燃料储存格架150

5.4.3乏燃料储存格架和水池150

5.4.4燃料抓取机151

5.4.5新燃料检查装置152

5.4.6水下观察装置153

5.4.7燃料组件破损检查装置154

5.4.8燃料组件修复装置154

5.4.9乏燃料运输容器装卸起重机155

5.5核燃料装换操作程序156

5.5.1核电站首次装料156

5.5.2核电站装换料操作程序158

5.5.3乏燃料运输容器装料操作160

第6章 反应堆冷却剂系统及主要设备162

6.1反应堆冷却剂系统162

6.2一回路辅助系统165

6.2.1化学和容积控制系统166

6.2.2硼和水补给系统171

6.2.3主泵轴封水系统173

6.2.4余热排出系统174

6.2.5设备冷却水系统176

6.2.6乏燃料池冷却和净化系统178

6.3专设安全设施系统179

6.3.1安全注射系统179

6.3.2安全壳喷淋系统183

6.3.3蒸汽发生器辅助给水系统185

6.3.4安全壳隔离系统187

6.3.5安全壳消氢系统190

6.4蒸汽发生器191

6.4.1设备功能及原理191

6.4.2结构描述192

6.4.3主要性能参数197

6.4.4运行、维修199

6.5稳压器202

6.5.1设备功能202

6.5.2结构描述203

6.5.3主要技术参数205

6.5.4运行和维修要求205

6.6反应堆冷却剂泵机组209

6.6.1功能和运行要求209

6.6.2离心式轴密封泵机组结构描述211

6.6.3主泵辅助系统和相关仪表219

6.7主管道及主设备支撑223

6.7.1主管道223

6.7.2主设备支撑225

6.7.3阻尼器228

6.8核二、三级容器和热交换器229

6.8.1核二、三级容器（箱式）设备229

6.8.2核二、三级热交换器232

6.9核二、三级泵236

6.9.1上充泵237

6.9.2余热排出泵238

6.9.3安全壳喷淋泵239

6.9.4电动应急给水泵240

6.9.5汽动应急给水泵240

6.10核级阀门241

6.10.1稳压器弹簧式安全阀241

6.10.2气动卸压阀241

6.10.3先导式安全阀组242

6.10.4气动比例喷雾阀244

第7章 二回路热力及电力系统245

7.1二回路工艺系统245

7.1.1系统功能245

7.1.2系统流程245

7.1.3主要技术参数247

7.2饱和蒸汽轮机247

7.2.1饱和蒸汽轮机本体结构251

7.2.2汽水分离再加热系统260

7.2.3汽轮机轴封系统265

7.2.4汽轮机旁路排放系统266

7.2.5汽轮机蒸汽和疏水系统270

7.3热力系统及设备271

7.3.1主蒸汽系统272

7.3.2主给水系统275

7.3.3给水加热及除氧系统277

7.3.4循环水系统及循环水过滤系统294

7.3.5蒸汽发生器排污系统300

7.4发电机及辅助系统303

7.4.1发电机结构303

7.4.2发电机定子冷却水系统308

7.4.3发电机密封油系统310

7.4.4发电机氢气供应系统313

7.4.5发电机氢气冷却系统316

7.4.6发电机励磁和电压调节系统317

7.5输配电系统324

7.5.1秦山核电站输配电系统324

7.5.2大亚湾核电厂输配电系统324

7.5.3同步并网系统325

7.5.4发电机中性点接地系统326

7.5.5 GSY的强迫空气冷却系统327

7.6核电站厂用电系统327

7.6.1交流电源系统328

7.6.2直流电源系统330

7.6.3重要厂用交流仪表电源（UPS不间断电源）331

7.6.4应急柴油发电机系统331

7.6.5控制棒驱动机构电源系统332

7.6.6照明系统333

第8章 核电厂的监测、控制和保护系统334

8.1反应堆监测系统334

8.1.1堆芯核功率测量系统334

8.1.2堆芯中子注量率测量系统344

8.1.3堆芯温度测量系统348

8.1.4堆芯冷却监测系统350

8.1.5压力容器水位测量系统351

8.1.6一回路主系统的热工测量352

8.2压水堆控制调节系统353

8.2.1反应堆功率调节系统353

8.2.2冷却剂平均温度调节系统356

8.2.3稳压器压力调节系统357

8.2.4稳压器水位控制系统358

8.2.5蒸汽发生器水位控制系统359

8.2.6蒸汽旁路排放与大气释放控制系统361

8.2.7化学和容积控制系统及其补给水系统361

8.2.8汽轮机调节系统362

8.3反应堆保护系统363

8.3.1系统功能363

8.3.2安全停堆系统366

8.3.3专设安全设施驱动系统370

8.3.4连锁系统373

8.4主控制室和计算机系统375

8.4.1主控制室375

8.4.2应急控制室378

8.4.3计算机系统380

8.5通信系统383

8.5.1系统功能383

8.5.2系统描述384

第9章 核电厂厂房设计387

9.1厂址条件和总平面布置387

9.1.1厂址条件387

9.1.2厂房总体布置390

9.2反应堆安全壳厂房394

9.2.1预应力混凝土安全壳395

9.2.2钢结构安全壳403

9.3核岛其他厂房413

9.3.1核辅助厂房413

9.3.2燃料厂房415

9.3.3电气和控制厂房416

9.3.4应急柴油发电机厂房417

9.4常规岛厂房418

9.4.1汽轮发电机厂房418

9.4.2循环水泵房（联合泵房）421

第10章 核电厂安全设计423

10.1核安全设计原则423

10.2主要安全措施424

10.2.1反应堆具有负反应性温度系数424

10.2.2热工设计上留有必要的裕量424

10.2.3设置有防止放射性物质逸出的屏障425

10.2.4反应堆安全保护425

10.2.5专设安全设施426

10.2.6电源安全可靠427

10.2.7抗震措施428

10.2.8消防措施428

10.2.9防汛、防台风及防外来物冲击428

10.2.10控制室布置的改进措施428

10.3核电站事故分析429

10.3.1压水堆核电厂的运行工况429

10.3.2一般事故分析432

10.3.3重大事故分析435

10.3.4极限事故分析438

10.3.5严重事故的防止和缓解441

10.4安全分析报告447

10.4.1安全分析报告的编制依据448

10.4.2安全分析报告的主要内容及要求448

10.5核电厂安全审评与监督451

10.5.1核电厂安全审评依据451

10.5.2核安全监督452

10.5.3核电厂安全审评程序453

第11章 核电厂三废处理及环境保护455

11.1核电厂放射性物质的产生和排出455

11.1.1正常运行状态下的排放源项455

11.1.2事故工况下的排放源项456

11.1.3严重事故下的排放源项459

11.2核电厂放射性三废处理461

11.2.1放射性废气处理461

11.2.2放射性废液处理464

11.2.3放射性固体废物处理468

11.3核电厂辐射防护、环境监测及核应急管理470

11.3.1核电厂放射性屏蔽及辐射防护分区470

11.3.2核电厂放射性排放管理472

11.3.3核电厂辐射监测474

11.3.4核电厂环境监督476

11.3.5核电厂应急计划和管理479

11.4核电厂抗自然灾害的措施481

11.4.1取水口防水生物措施481

11.4.2抗地震措施482

11.4.3防汛、防台风措施482

11.4.4抗龙卷风的设计483

11.4.5抗飞机撞击483

11.5核电厂的环境评价483

11.5.1核电厂环境影响报告483

11.5.2核电厂环境影响评价486

11.5.3核电厂与火电厂对环境影响的比较488

11.5.4生活中的放射性辐照489

第12章 轻水堆核电技术改进和发展491

12.1国外轻水堆核电技术发展491

12.1.1压水堆核电技术491

12.1.2沸水堆核电技术494

12.1.3轻水堆核电技术改进措施495

12.2用户对新一代核电机组性能要求497

12.3第三代压水堆核电技术498

12.3.1欧洲新一代核电机组EPR498

12.3.2非能动先进压水堆核电机组AP1000522

12.3.3先进压水堆APWR+587

12.3.4先进压水堆系统80+592

12.4先进沸水堆核电站（ABWR）609

12.4.1概述609

12.4.2沸水堆核电站特点611

12.4.3先进沸水堆（ABWR）612

12.5超临界水堆核电技术（SCWR）623

12.5.1概述623

12.5.2反应堆设计625

12.5.3回路系统627

12.5.4待解决的问题629

附录 缩略语630

参考文献632