冷却剂再循环泵概述

其过程为，来自汽轮机系统的给水进入反应堆压力容器后，沿堆芯围筒与容器内壁之间的环形空间下降，在喷射泵的作用下进入堆下腔室，再折而向上流过堆芯，受热并部分汽化。汽水混合物经汽水分离器分离后，水分沿环形空间下降，与给水混合；蒸汽则经干燥器后出堆，通往汽轮发电机，做功发电。蒸汽压力约为7MPa，干度不小于99.75%。汽轮机乏汽冷凝后经净化、加热，再由给水泵送入反应堆压力容器，形成一闭合循环。再循环泵的作用是使堆内形成强迫循环，其进水取自环形空间底部，升压后再送入反应堆容器内，成为喷射泵的驱动流。改进型沸水堆取消了主系统管路和喷射泵，而在堆内装有数台内装式再循环泵。自汽水分离器和汽轮机凝汽器流回的给水由这些泵唧送回到堆芯去再循环，从而增加了堆芯循环倍率。

ABWR是先进的沸水反应堆，它除了具有B W R的特点和优点，如直接循环、大的负空泡反应性系数、采用流量加控制棒调节功率等外，还将将原来BWR安装在压力容器外侧的反应堆冷却剂再循环泵改为安装在压力容器内部的内置泵，实现了核蒸汽供应系统的一体化设计，使得压力容器在堆芯上沿以下部位不再有大口径管嘴，大大降低了失水事故发生后堆芯裸露的风险和堆芯熔化的概率。

反应堆冷却剂泵可分为两大类：屏蔽泵和轴密封泵。

由于主泵以高温、高压、带有放射性的水作为工质，早期的压水堆动力装置采用了屏蔽泵以解决密封问题。屏蔽泵又称无填料泵，泵的叶轮和电机转子连成一体，并装在同一只密封壳体内，因此消除了冷却剂外漏的可能性。这种泵在核动力舰艇上早已使用，经验证明其工作是安全可靠的。美国、苏联、法国的早期核电厂也曾使用屏蔽泵

主泵的性能参数主要包括流量、扬程、汽蚀裕量、比转速等。

流量-扬程(Q-H)曲线 主泵流量根据反应堆功率和冷却剂进出口温度计算，扬程根据反应堆本体和环路中各设备在额定流量下的流阻计算。大型主泵的典型参数为流量20000~25000m/h，扬程90~105m。要求Q-H曲线平滑，整个运行范围内无“拐点”。还要求做出泵的全性能曲线，即四象限特性曲线，以便分析各种事故工况。

设计时对环路设备阻力的估算往往偏保守，结果使泵的设计扬程过高。要求在一定范围内安全长期运行。

汽蚀裕量 亦称“净正吸入压头(NPSH)”，用以判断水泵是否发生汽蚀。可通过计算有效汽蚀裕量(NPSH_av)和必需汽蚀裕量(NPSH_req)，以分析进口液压是否具有超过汽化压力的足够裕量。大型主泵的必需汽蚀裕量一般为50~75m。

比转速 定义为n_s=3.65n/H，式中n为转速，r/min；Q为流量，m/s；H为扬程，m。n_s<300为离心泵；n_s=300~500为混流泵；n_s>500为轴流泵。主泵比转速通常为n_s=340~465，属于混流泵。这种泵一般有较高的水力效率，有较陡的特性曲线，在冷却剂环路阻力低于计算值时流量变化较小。

典型主泵参数表

主泵通常为立式、单级、离心式水泵，由交流感应电动机驱动。按飞轮和推力轴承位置、联轴器型式以及导轴承数目等结构细节，大致可分为两类结构型式：①三轴承泵。以美国西屋公司产品为代表(见图)。苏联ВВЭР1000MW核电厂所用的ГЦН-195型有相似的结构。飞轮设置在电动机顶部。主推力轴承与上部导轴承合成一体，布置在电动机上部。电动机下部也有一导轴承。另一水润滑石墨导轴承位于泵壳内叶轮上方。泵轴与电动机轴用刚性联轴器连接，结构紧凑，泵总高约8m，轴线对中要求较严。②五轴承泵。以德国KSB(KSB　AKTIENGESELLSCHAFT)公司产品为代表。推力轴承与电动机轴和传动轴用鼓形齿轮挠性联轴器连接。共有五个导轴承，电动机两端和推力轴承两侧各有一油润滑导轴承，另一个水润滑石墨导轴承位于泵壳内叶轮上方。泵总高为9~10m。