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摘要：目前国内在建和已商运核电站均为滨海电站，采用海水（冷却）系统进行二回路系统冷却，所有电站除了在核岛工艺上有不同代差和不通国别技术差异之外，常规岛乃至海水系统均大同小异，只需对某电站海水系统进行深入了解，再加以对比即可充分掌握现有技术模式下所有核电站的海水系统。
关键词：滨海核电站；海水冷却系统；堆型差别
1 海水系统简介
海水系统属于核电站水系统主要组成，除此之外水系统还包括饮用水系统、除盐水生产系统、消防水生产系统、生活污水系统等等，而海水系统又由循环水系统（CRF）、安全（重要）厂用水系统（SEC）、循环水处理系统（CTE）、循环水过滤系统组成（CFI），其中循环水处理系统、循环水过滤系统服务于循环水系统及安全（重要）厂用水系统。在某些厂址分类时，有时也将用于应急消防部分的循环海水系统作为海水系统的子系统。
2 海水系统的主要功能
2.1 压水堆核电站的主要工艺回路与海水系统的关系及主要功能
海水是滨海核电站最终热阱，通过海水冷却实现与一回路、二回路热交换排除余热，海水系统的功能就是为了实现水冷却，其中冷却循环水系统（CRF）也就是我们常说的“三回路”，构成了海水系统的核心部分。
一回路，核蒸汽供应系统（NSSS），反应堆通过核燃料核能转化为热能，回路管道中冷却剂将热能带到蒸发器，热量在蒸发器中加热二回路水，形成高温高压蒸汽。能量转化：核能-热能-机械能。（压水堆慢化剂、冷却剂为轻水，而压水堆与沸水堆均为轻水堆。压水堆与沸水堆的区别在于：压水堆一回路是承压的封闭回路，冷却剂在回路中不沸腾，与二回路完全隔离，仅进行热交换；沸水堆不设置二回路，核燃料直接加热一回路冷却剂至沸腾，转化为蒸汽推动汽轮机。）
二回路，汽轮发电机系统，二回路中蒸汽推动汽轮机转动，并带动发电机发电。能量转化：机械能-电能。
三回路，冷却循环水系统（CRF），二回路中蒸汽在凝汽器中，通过三回路的循环海水持续冷却转变为液态水，再重新泵回核岛蒸发器循环使用；同时三回路为常规岛闭式冷却系统提供冷却水。因此三回路的功能是将多余的热量带走，保证一、二回路系统正常运作。
2.2海水系统的其他方面功能
（1）安全（重要）厂用水系统（SEC系统）
将核岛中设备冷却水系统（RRI）收集的热负荷输送至大海，例如：各类核岛泵机、大型设备的冷却。
（2）应急情况消防用水
在紧急情况下厂内生产用水、生活用水无法保证消防水量时，可在联合泵房中打开供水阀门使用海水供应。
（3）对除盐水厂房提供水源，生产除盐水。
3 海水（冷却）系统功能的实现过程
3.1 冷却介质的选择
由于水溶液是很理想的热载体，用水溶液来移走系统的热量是非常合适的选项，总体的来看水冷的方式有以下优点：
（1）水是普遍存在的，江、河、湖、海等地表水或是地下水，甚至是废水处理后的回用水，都可以用作冷却水。
（2）水有比较大的热容量；在室温时，lm3的水，温度升高1℃，可以吸收纳2.42×109J的热量。
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（3）水有很大相变热；当水溶液作冷却介质使用时，部分能量较大的表层水分子有可能克服分子间的引力和氢键，从而气化到空气中，完成相变过程。每蒸发1kg水、带走约2.43×106J的热量。
3.2 海水的特性
海水（因地理条件不同，常规电站可能采用工业水、江河湖泊淡水，水资源匮乏地区采用空冷凝汽器）常具有以下特性。（1）优点：资源丰富，节约淡水（2）缺点：腐蚀性强，因此我们在选循环水管道或设备材质时会有所要求，例如选择双相不锈钢、高镍铸铁、钛材、衬胶等，并采用防腐涂料（环氧煤焦油沥青）、电化学保护（阴极保护系统、牺牲阳极块）、泵体外壳采用混凝土制式等不同手段降低腐蚀的影响
另外，海水还有微生物多、杂质多、热污染等问题。
3.3进水方式
核电站采用直流冷却水（海水）系统。冷却水仅仅通过换热设备—次，用过后水就被排放掉。因此，它的用水量很大，而排出水的温升却很小，水中各种矿物质和离子含量基本上保持不变。这种冷却水系统不需要其他冷却水构筑物，因此投资少、操作简便，但是冷却水的操作费用大，而且不符合当前节约使用水资源的要求。这种系统（除了用海水的直流冷却水系统外）在国外已被淘汰，在国内一些中、小型老厂仍在采用。
3.4 进水流向
海水从近海引入后先后会经过不同功能的厂房并最终到达常规岛为汽轮机蒸汽进行冷却，在这个过程中先后经过如下厂房：
（1）循环水系统（CRF）
取水明渠、取水构筑物、进水隧洞、冷却水泵房、循环水管沟、汽轮机厂房、循环水管沟、虹吸井、排水暗涵、排水口、排水明渠
（2）安全（重要）厂用水系统（SEC）
取水明渠、取水构筑物、进水隧洞、安全（重要）厂用水泵房、安全厂用水管沟、核岛、虹吸井、排水暗涵
、排水口、排水明渠
3.5 循环水处理系统
为防止海生物在凝汽器和管沟内滋生，对循环水进行氯化处理是有效的措施。另外，国内外广泛采用的还有机械处理的方法，即胶球清洗凝汽器管子和二次滤网装置。实践经验证明，滨海电站如采用机械处理方法，必须与氯化处理相结合才能收到预期效果。
海水氯化可通过以下三种方式来实现：（1）直接加氯处理；（2）用次氯酸钠溶液处理；（3）就地注入电解海水产生的次氯酸钠溶液。以上三种过程具有十分接近的效果，都取决于溶液中形成的次氯酸，这种次氯酸构成对海生物的主抑制剂。
3.6 不同电站工艺上的差别
各核电站海水系统部分的区别主要在泵房设置上。以岭澳核电站、秦山二期扩建、田湾3、4号机组为例，岭澳核电站的海水泵房是真正性质的联合泵房；秦山二期扩建是三种泵房的合建；而田湾核电3、4号机组重要厂用水泵房、循环水泵房、消防泵房是完全分离的，且各自配备过滤系统。
（1）进水方式
岭澳核电站采用明渠引水；秦山二期扩建采用隧洞引水；田湾3、4号机组采用明渠加隧洞引水。
（2）泵房系统设置
岭澳核电站在循环水泵和重要厂用水水泵之前的过滤设备及其服务设施（CFI系统），是CRF系统和SEC系统共用的；秦山二期扩建过滤系统在CRF系统和SEC系统各进水流道分别配置；田湾3、4号机组则与秦山二期类似，过滤系统与泵机形成单对单服务的关系，造成这种差异的原因主要是我国东海与黄海沿海海水含泥量较大。另外，田湾3、4号机组独特之处在于：其在单岛2台循环水泵的基础上，适当减小单台泵泵水量同时增加1台循环水泵，以提高设备容错率。
（3）前池的设置
不同的电站是否设置前池，会综合考虑场地大小、海水杂质、含泥量、进水水力条件、是否有储水需求等因素，例如田湾1、2号机组与3、4号机组虽然在同一厂址，1、2号机组设置了前池，而3、4号机组未设置前池，主要原因就是场地限制。
4 结语
目前国内在建和已商运核电站均为滨海电站，采用海水系统进行系统冷却，所有电站除了在核岛工艺上有不同代差和不通国别技术差异之外，常规岛乃至海水系统均大同小异，我们只要熟练掌握一个电站的海水系统，再加以对比就可以了解核电站海水系统基本知识。
论文作者:吴畅,朱海宇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年7期
论文发表时间:2019/7/22
标签：系统论文; 海水论文; 回路论文; 核电站论文; 泵房论文; 冷却水论文; 用水论文; 《建筑学研究前沿》2019年7期论文;