三門核電反應堆壓力容器導向柱優化
創新點滴
作者：葉榮山
摘要：反應堆壓力容器導向柱在機組安裝、調試和大修期間為反應堆壓力容器頂蓋及上下部堆內構件拆裝提供導向。文章針對三門核電1號機組反應堆壓力容器導向柱導向高度不足，無法精確導向上下部堆內構件部的問題，提出優化方案，使其滿足為堆內構件吊出、吊入反應堆壓力容器提供精確導向的要求，降低作業風險，提高電廠經濟性。
關鍵詞：三門核電廠；反應堆；堆內構件；壓力容器；導向柱 文獻標識碼：A
中圖分類號：TG115 文章編號：1009-2374（2015）23-0027-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.23.015
1 概述
在核電廠調試及大修過程中，反應堆上部堆內構件吊裝、反應堆下部堆內構件吊裝及反應堆壓力容器頂蓋吊裝是核島最重要的設備吊裝作業，風險大，要求高，並且占據著主線時間，對核電廠的安全性和經濟性有著至關重要的影響。在進行上下部堆內構件及反應堆壓力容器頂蓋吊裝作業時，設備的精確定位和導向主要依靠導向柱來保證。三門核電1號機組作為全球首台AP1000，其反應堆壓力容器配備有2根導向柱，用於在安裝、調試和大修期間來導向反應堆壓力容器頂蓋和上、下部堆內構件的吊裝。現有導向柱每根長4420mm，有效導向高度為4004.5mm，在吊裝反應堆壓力容器頂蓋時可以完全滿足導向要求，但在吊裝上、下部堆內構件時長度不足，無法進行精確導向。
首爐裝料前的吊裝操作過程中，此問題帶來的不利影響不是十分明顯，因為此時安裝、調試人員可直接在換料水池底部觀察確認堆內構件吊裝的對中情況，在人工定位之後將堆內構件下降到壓力容器內，當堆內構件下降到合適高度後，再由導向柱提供導向。而換料大修期間，堆內構件吊裝時換料水池充滿屏蔽水，吊裝指揮無法進入換料水池底部，此時堆內構件在進入壓力容器前就需要導向柱進行導向。在換料大修期間的上部堆內部件吊出過程中，當上部堆內構件堆芯上板吊離反應堆壓力容器筒體法蘭麵約100mm時，需要檢查堆芯上板是否帶出控製棒組件。如果控製棒組件被帶出，則需先將上部堆內構件回裝到位，對問題進行處理後重新起吊上部堆內構件。現有導向柱高度不能滿足此操作要求。
吊出下部堆內構件時，由於下部堆內構件高度較高，吊出和吊入壓力容器過程中，現有導向柱高度不能滿足下部堆內構件吊裝操作的導向要求。
另外，受到反應堆壓力容器頂蓋自身結構的限製，當頂蓋在反應堆壓力容器上時或在吊離/吊裝至反應堆壓力容器時，導向柱的高度不能超過5278.9mm。
因此，需要通過優化導向柱解決以下兩個問題：問題一：上、下部堆內構件吊裝過程中的導向柱導向高度不足的問題；問題二：在保證上、下部堆內構件吊裝時導向柱的導向高度滿足要求的前提下，確保導向柱在反應堆壓力容器頂蓋吊裝過程中不超過頂蓋對導向柱的高度限值要求。
2 優化方案一：配置長、短兩套導向柱
此優化方案配置的長、短導向柱有效導向高度分別為9100mm和4150mm。
在反應堆壓力容器頂蓋和上部堆內構件吊裝時使用短導向柱。當需要從壓力容器內吊出下部堆內構件時，先降低係統水位至反應堆壓力容器筒體法蘭麵以下，然後拆除短導向柱，再安裝長導向柱，最後升水位進行下部堆內構件的吊出操作；在回裝過程中，當下部堆內構件回裝完成後，將係統水位降低至反應堆壓力容器筒體法蘭麵以下，然後拆除長導向柱，再安裝短導向柱，最後升水位進行後續操作。