摘要：反應(yīng)堆壓力容器導(dǎo)向柱在機(jī)組安裝、調(diào)試和大修期間為反應(yīng)堆壓力容器頂蓋及上下部堆內(nèi)構(gòu)件拆裝提供導(dǎo)向。文章針對(duì)三門(mén)核電1號(hào)機(jī)組反應(yīng)堆壓力容器導(dǎo)向柱導(dǎo)向高度不足，無(wú)法精確導(dǎo)向上下部堆內(nèi)構(gòu)件部的問(wèn)題，提出優(yōu)化方案，使其滿足為堆內(nèi)構(gòu)件吊出、吊入反應(yīng)堆壓力容器提供精確導(dǎo)向的要求，降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提高電廠經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：三門(mén)核電廠；反應(yīng)堆；堆內(nèi)構(gòu)件；壓力容器；導(dǎo)向柱 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TG115 文章編號(hào)：1009-2374（2015）23-0027-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.23.015

1 概述

在核電廠調(diào)試及大修過(guò)程中，反應(yīng)堆上部堆內(nèi)構(gòu)件吊裝、反應(yīng)堆下部堆內(nèi)構(gòu)件吊裝及反應(yīng)堆壓力容器頂蓋吊裝是核島最重要的設(shè)備吊裝作業(yè)，風(fēng)險(xiǎn)大，要求高，并且占據(jù)著主線時(shí)間，對(duì)核電廠的安全性和經(jīng)濟(jì)性有著至關(guān)重要的影響。在進(jìn)行上下部堆內(nèi)構(gòu)件及反應(yīng)堆壓力容器頂蓋吊裝作業(yè)時(shí)，設(shè)備的精確定位和導(dǎo)向主要依靠導(dǎo)向柱來(lái)保證。三門(mén)核電1號(hào)機(jī)組作為全球首臺(tái)AP1000，其反應(yīng)堆壓力容器配備有2根導(dǎo)向柱，用于在安裝、調(diào)試和大修期間來(lái)導(dǎo)向反應(yīng)堆壓力容器頂蓋和上、下部堆內(nèi)構(gòu)件的吊裝?，F(xiàn)有導(dǎo)向柱每根長(zhǎng)4420mm，有效導(dǎo)向高度為4004.5mm，在吊裝反應(yīng)堆壓力容器頂蓋時(shí)可以完全滿足導(dǎo)向要求，但在吊裝上、下部堆內(nèi)構(gòu)件時(shí)長(zhǎng)度不足，無(wú)法進(jìn)行精確導(dǎo)向。

首爐裝料前的吊裝操作過(guò)程中，此問(wèn)題帶來(lái)的不利影響不是十分明顯，因?yàn)榇藭r(shí)安裝、調(diào)試人員可直接在換料水池底部觀察確認(rèn)堆內(nèi)構(gòu)件吊裝的對(duì)中情況，在人工定位之后將堆內(nèi)構(gòu)件下降到壓力容器內(nèi)，當(dāng)堆內(nèi)構(gòu)件下降到合適高度后，再由導(dǎo)向柱提供導(dǎo)向。而換料大修期間，堆內(nèi)構(gòu)件吊裝時(shí)換料水池充滿屏蔽水，吊裝指揮無(wú)法進(jìn)入換料水池底部，此時(shí)堆內(nèi)構(gòu)件在進(jìn)入壓力容器前就需要導(dǎo)向柱進(jìn)行導(dǎo)向。在換料大修期間的上部堆內(nèi)部件吊出過(guò)程中，當(dāng)上部堆內(nèi)構(gòu)件堆芯上板吊離反應(yīng)堆壓力容器筒體法蘭面約100mm時(shí)，需要檢查堆芯上板是否帶出控制棒組件。如果控制棒組件被帶出，則需先將上部堆內(nèi)構(gòu)件回裝到位，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行處理后重新起吊上部堆內(nèi)構(gòu)件?，F(xiàn)有導(dǎo)向柱高度不能滿足此操作要求。

吊出下部堆內(nèi)構(gòu)件時(shí)，由于下部堆內(nèi)構(gòu)件高度較高，吊出和吊入壓力容器過(guò)程中，現(xiàn)有導(dǎo)向柱高度不能滿足下部堆內(nèi)構(gòu)件吊裝操作的導(dǎo)向要求。

另外，受到反應(yīng)堆壓力容器頂蓋自身結(jié)構(gòu)的限制，當(dāng)頂蓋在反應(yīng)堆壓力容器上時(shí)或在吊離/吊裝至反應(yīng)堆壓力容器時(shí)，導(dǎo)向柱的高度不能超過(guò)5278.9mm。

因此，需要通過(guò)優(yōu)化導(dǎo)向柱解決以下兩個(gè)問(wèn)題：?jiǎn)栴}一：上、下部堆內(nèi)構(gòu)件吊裝過(guò)程中的導(dǎo)向柱導(dǎo)向高度不足的問(wèn)題；問(wèn)題二：在保證上、下部堆內(nèi)構(gòu)件吊裝時(shí)導(dǎo)向柱的導(dǎo)向高度滿足要求的前提下，確保導(dǎo)向柱在反應(yīng)堆壓力容器頂蓋吊裝過(guò)程中不超過(guò)頂蓋對(duì)導(dǎo)向柱的高度限值要求。

2 優(yōu)化方案一：配置長(zhǎng)、短兩套導(dǎo)向柱

此優(yōu)化方案配置的長(zhǎng)、短導(dǎo)向柱有效導(dǎo)向高度分別為9100mm和4150mm。

在反應(yīng)堆壓力容器頂蓋和上部堆內(nèi)構(gòu)件吊裝時(shí)使用短導(dǎo)向柱。當(dāng)需要從壓力容器內(nèi)吊出下部堆內(nèi)構(gòu)件時(shí)，先降低系統(tǒng)水位至反應(yīng)堆壓力容器筒體法蘭面以下，然后拆除短導(dǎo)向柱，再安裝長(zhǎng)導(dǎo)向柱，最后升水位進(jìn)行下部堆內(nèi)構(gòu)件的吊出操作；在回裝過(guò)程中，當(dāng)下部堆內(nèi)構(gòu)件回裝完成后，將系統(tǒng)水位降低至反應(yīng)堆壓力容器筒體法蘭面以下，然后拆除長(zhǎng)導(dǎo)向柱，再安裝短導(dǎo)向柱，最后升水位進(jìn)行后續(xù)操作。

3 優(yōu)化方案二：配置一套可拆分式導(dǎo)向柱

此優(yōu)化方案配置的一套導(dǎo)向柱，每根導(dǎo)向柱可以拆分為2段，按安裝位置從下到上分為短導(dǎo)向柱和延伸導(dǎo)向柱。短導(dǎo)向柱的有效導(dǎo)向高度為4150mm，延伸導(dǎo)向柱的有效導(dǎo)向高度為4950mm，兩段導(dǎo)向柱連接后總有效導(dǎo)向高度為9100mm。預(yù)計(jì)加上安裝段與錐形頭段的短導(dǎo)向柱長(zhǎng)為4565mm，短導(dǎo)向柱和延伸導(dǎo)向柱連接后總長(zhǎng)9515mm。在反應(yīng)堆壓力容器頂蓋和上部堆內(nèi)構(gòu)件吊裝時(shí)使用短導(dǎo)向柱，并在短導(dǎo)向柱頂部安裝錐形頭。當(dāng)需要吊出下部堆內(nèi)構(gòu)件時(shí)，在不降水位的情況下，操作人員借助裝卸料機(jī)或堆腔輔助平臺(tái)進(jìn)行操作，拆除短導(dǎo)向柱頂部的錐形頭，將延伸導(dǎo)向柱安裝在短導(dǎo)向柱頂端，再吊出下部堆內(nèi)構(gòu)件；待下部堆內(nèi)構(gòu)件回裝完成后，拆除延伸導(dǎo)向柱并安裝短導(dǎo)向柱頂部的錐形頭以進(jìn)行后續(xù)操作。

4 兩種優(yōu)化方案的比較

無(wú)論采用上述方案中的哪種，在反應(yīng)堆壓力容器頂蓋和上部堆內(nèi)構(gòu)件的吊裝過(guò)程中都是使用短導(dǎo)向柱進(jìn)行導(dǎo)向，兩者的工藝流程也都一致。但是，當(dāng)進(jìn)行下部堆內(nèi)構(gòu)件吊裝作業(yè)時(shí)，兩者的工藝流程就產(chǎn)生了較大的差別，從而在占用大修主線時(shí)間的長(zhǎng)短、人員接受的輻射劑量的多少等方面均有較大的不同。

4.1 占用大修主線時(shí)間對(duì)比

下部堆內(nèi)構(gòu)件的吊裝占用大修主線時(shí)間，因此吊裝下部堆內(nèi)構(gòu)件時(shí)，更換導(dǎo)向柱占用著大修主線時(shí)間。方案一占用大修主線時(shí)間包括為長(zhǎng)短導(dǎo)向柱更換增加必要輻射防護(hù)措施的時(shí)間（約1小時(shí)）、降和升換料水池7.6m水位的時(shí)間（約3.92小時(shí)）以及長(zhǎng)短導(dǎo)向柱的兩次更換操作時(shí)間（約10.5小時(shí)），總計(jì)約15.42小時(shí)；方案二占用大修主線時(shí)間包括短導(dǎo)向柱頂端錐形頭拆裝時(shí)間（約1小時(shí)）和裝拆延伸導(dǎo)向柱時(shí)間（約4小時(shí)），總計(jì)約5小時(shí)。

由此可見(jiàn)，采用方案二比采用方案一每次大修可節(jié)省主線時(shí)間10.42小時(shí)，具有更好的經(jīng)濟(jì)性。

4.2 操作人員受到的輻射劑量對(duì)比

方案一：拆除短導(dǎo)向柱時(shí)需要4名操作人員站在換料水池底部工作3小時(shí)，人員總輻射劑量為0.6mSv；導(dǎo)向柱安裝時(shí)需要6名操作人員站在換料水池底部工作2.25小時(shí)，人員總輻射劑量為0.675mSv。大修期間要進(jìn)行兩次導(dǎo)向柱的更換操作，正常情況下采用方案一時(shí)操作人員接受的總輻射劑量為2.55mSv。

方案二：拆裝短導(dǎo)向柱錐形頭需要4名操作人員站在裝卸料機(jī)人員通道工作1小時(shí)，人員輻射劑量為0.10mSv；將延伸導(dǎo)向柱安裝到短導(dǎo)向柱頂端需要4名操作人員站在裝卸料機(jī)或堆腔輔助平臺(tái)工作2小時(shí)，人員輻射劑量為0.2mSv。正常情況下采用方案二操作人員接受的總輻射劑量為0.6mSv。

通過(guò)對(duì)比可知，采用方案二時(shí)，操作人員受到的總輻射劑量比采用方案一要少約1.95mSv。

4.3 導(dǎo)向柱更換操作對(duì)比

采用方案一時(shí)，每次更換導(dǎo)向柱的主要操作步驟如下：（1）安裝導(dǎo)向柱吊耳；（2）將手拉葫蘆聯(lián)接到環(huán)吊副鉤上，測(cè)力計(jì)懸掛在手拉葫蘆吊鉤上，將導(dǎo)向柱吊耳與測(cè)力計(jì)連接；（3）提升手拉葫蘆，保持合適的提升力，拆除導(dǎo)向柱；（4）利用環(huán)吊將導(dǎo)向柱吊至135′平臺(tái)并傾翻至水平狀態(tài)儲(chǔ)存；（5）清洗檢查過(guò)渡套螺紋，涂抹潤(rùn)滑脂，對(duì)新的O型密封環(huán)涂抹潤(rùn)滑脂，清洗導(dǎo)向柱安裝孔，并目視檢查其螺紋，不得有損傷；（6）將手拉葫蘆聯(lián)接至所需更換的導(dǎo)向柱上，提升環(huán)吊副鉤將導(dǎo)向柱吊從水平狀態(tài)傾翻至垂直狀態(tài)；（7）將導(dǎo)向柱吊裝至安裝孔位置，對(duì)中后安裝導(dǎo)向柱；（8）拆除手拉葫蘆、測(cè)力計(jì)等工具。

方案二的操作分為以下步驟：（1）拆除短導(dǎo)向柱的錐形頭，將專(zhuān)用工具聯(lián)接到環(huán)吊副鉤上并就位至短導(dǎo)向柱頂端，操作專(zhuān)用工具拆除錐形頭并吊至135′平臺(tái)儲(chǔ)存；（2）將導(dǎo)向柱吊耳旋入延伸導(dǎo)向柱吊裝孔，拆下專(zhuān)用工具，將手拉葫蘆環(huán)吊副鉤連接，將測(cè)力計(jì)懸掛在手拉葫蘆吊鉤上，將導(dǎo)向柱吊耳與測(cè)力計(jì)連接；（3）操作環(huán)吊副鉤，將延伸導(dǎo)向柱翻轉(zhuǎn)至豎直狀態(tài)，并移動(dòng)至壓力容器短導(dǎo)向柱安裝孔正上方。下降導(dǎo)向柱，當(dāng)下端進(jìn)入短導(dǎo)向柱頂部后要特別小心，當(dāng)延伸導(dǎo)向柱底部接觸到短導(dǎo)向柱頂部后（測(cè)力計(jì)讀數(shù)開(kāi)始降低），停止下降；（4）將導(dǎo)向柱拆裝把手插入導(dǎo)向柱插孔，手動(dòng)下壓延伸導(dǎo)向柱到位，旋轉(zhuǎn)把手使延伸導(dǎo)向柱與導(dǎo)向柱嚙合；（5）拆除手拉葫蘆、測(cè)力計(jì)等工具。

對(duì)比兩種方案，方案一工作較為簡(jiǎn)單，但工作步驟多，工作量較大，花費(fèi)時(shí)間和人力較多；方案二工作步驟較少，花費(fèi)的時(shí)間和人力較少，涉及水下操作，對(duì)操作人員技能要求較高，操作難度相對(duì)較大，但可以通過(guò)加強(qiáng)培訓(xùn)來(lái)提高人員的工作技能。

4.4 導(dǎo)向柱運(yùn)輸安裝對(duì)比

根據(jù)目前工程實(shí)際，三門(mén)核電1號(hào)機(jī)組在大型設(shè)備（蒸汽發(fā)生器、反應(yīng)堆壓力容器、穩(wěn)壓器等）吊裝完成以后已經(jīng)將反應(yīng)堆廠房穹頂安裝就位并焊接完成，屏蔽墻澆筑完成。因此，更換的導(dǎo)向柱需要通過(guò)附屬?gòu)S房吊裝口和設(shè)備閘門(mén)運(yùn)輸至反應(yīng)堆廠房換料水池。

導(dǎo)向柱運(yùn)輸?shù)穆窂剑簩?dǎo)向柱運(yùn)至107′平臺(tái)，通過(guò)附屬?gòu)S房吊裝口運(yùn)至附屬?gòu)S房135′平臺(tái)，再通過(guò)設(shè)備閘門(mén)運(yùn)至135′平臺(tái)，最終運(yùn)輸至換料水池。設(shè)備閘門(mén)的直徑只有4.9m，吊裝區(qū)域空間有限，方案二中長(zhǎng)度為4950mm的延伸導(dǎo)向柱比方案一中長(zhǎng)度為9515mm的長(zhǎng)導(dǎo)向柱導(dǎo)更容易傾翻，吊運(yùn)難度更小，更容易實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向柱的吊入、安裝工作。

5 結(jié)語(yǔ)

三門(mén)核電1號(hào)機(jī)組反應(yīng)堆壓力容器導(dǎo)向柱導(dǎo)向高度不足、無(wú)法滿足上下部堆內(nèi)構(gòu)件吊裝時(shí)精確導(dǎo)向的問(wèn)題在目前的AP1000機(jī)組中均存在，為解決此問(wèn)題，文章提出并分析對(duì)比了兩種優(yōu)化方案，在滿足吊裝作業(yè)精確導(dǎo)向的前提下，采用配置一套可拆分式導(dǎo)向柱的方案占用大修主線時(shí)間更少，操作人員受到的輻射劑量更少，安裝運(yùn)輸更為方便，更換操作工作量較小，具有更好的經(jīng)濟(jì)性，雖然更換操作難度相對(duì)較大，但可以通過(guò)加強(qiáng)操作人員的培訓(xùn)、提高操作技能來(lái)解決，后續(xù)機(jī)組也可參照此方案進(jìn)行相應(yīng)優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

[1] 顧軍.AP1000核電廠系統(tǒng)與設(shè)備[M].北京：原子能出版社，2010.

[2] 蔣嚴(yán)軍.核電廠反應(yīng)堆壓力容器頂蓋開(kāi)關(guān)的過(guò)程控制[J].中國(guó)核電，2013，（6）.

[3] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

作者簡(jiǎn)介：葉榮山（1987-），男，浙江安吉人，三門(mén)核電有限公司助理工程師，研究方向：核電維修。

（責(zé)任編輯：周 瓊）