CN102087883B - 堆芯核测系统中子通量测量指套管更换工艺及其专用设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及压水堆核电厂反应堆堆芯核测系统，具体涉及一种堆芯核测系统中子通量测量指套管更换工艺及其专用设备。该方法首先确认辐照过指套管更换的需求以及辐照过指套管的堆芯位置和准确长度，然后确认需要更换的辐照过指套管是否断裂；对于未断裂的指套管，一次性执行指套管堆芯取出流程，对于已断裂的指套管，分段执行指套管堆芯取出流程；在确认导套管中无异物后，插入与更换的辐照过指套管尺寸规格一致的新指套管。本发明有效地保证了指套管更换的安全，所用的工具操作可靠、使用方便、成本低廉。

Description

堆芯核测系统中子通量测量指套管更换工艺及其专用设备

技术领域

本发明涉及压水堆核电厂反应堆堆芯核测系统，具体涉及一种堆芯核测系统中子通量测量指套管更换工艺及其专用设备。

背景技术

指套管，由奥氏体不锈钢制成，伸入燃料组件的一端焊有一个弹头状头部，而在仪表室的一端焊有一个形似法兰的限位块，是中子通量测量仪表系统的组成部分。主要用于测量堆芯中热中子的通量分布，以便于在整个燃料组件高度上获得很精确的通量分布图。

指套管在正常运行工况下是插入燃料组件的中子通量测量导套管中；在核电厂堆芯换料前，指套管要从燃料组件的中子通量测量导套管抽出，完成换料后再插回燃料组件中。指套管每次的换料大修中频繁操作必然存在磨损，按照国际业界惯例，当指套管磨损度达到三级（30％）时，需要更换指套管。当指套管意外损坏，如堆芯异物作用，也需要更换和处理。

秦山核电站的堆芯核测系统中附带一套辐照过指套管的抽拔装置，该装置最初是由法国法马通公司专门为秦山核电站的堆芯核测系统所设计的，而法马通公司为法国电力公司设计的堆芯核测系统中是没有这样的设备的。这套抽拔装置工艺的基本流程为：无损检测堆芯核测系统指套管的磨损度→抽拔装置抽出更换的指套管→废旧的指套管装入铅罐内→废旧的指套管送废物贮存处→插入新的合格的指套管。

这套抽拔装置没有经过验证和使用过的，使用这套抽拔装置更换指套管的风险很大。因为这套装置的设计是从堆芯底部仪表室将辐照过的指套管抽出堆芯，在整个抽拔过程中一旦抽拔装置故障，人员是无法接近抽拔装置的，因为辐照过的指套管放射性水平很高。而这套抽拔装置只有一个铅罐，这意味着一次只能更换一根指套管。另外这套抽拔装置不能适用断裂的指套管。

辐照过的指套管发生了断裂和严重磨损如果不更换和处理，将严重影响到反应堆运行安全，甚至导致核安全事故的发生。

该更换工艺中没有考虑辐照过指套管断裂的更换问题，而且更换工艺流程存在不完善的方面，如：废旧指套管的放射性辐照；指套管抽出后的放射性污水泄露；指套管抽拔中断裂无法处理；导套管中的异物检查确认；特别是断裂成多段的情况等。

此外，该更换工艺操作监视和确认手段不足；单向抽拔，过程中的卡阻无能为力，而且指套管的遥控抽拔很可能造成损坏断裂，风险很大。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种辐照过指套管（包括破损、断裂在内的指套管）更换工艺及其专用设备。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种堆芯核测系统中子通量测量指套管更换工艺，包括如下步骤：

步骤一、确认辐照过指套管更换的需求；

步骤二、确认需要更换的辐照过指套管的堆芯位置以及该指套管组件的准确长度；

步骤三、确认需要更换的辐照过指套管是否断裂；

步骤四、对于未断裂的指套管，一次性执行指套管堆芯取出流程；对于已断裂的指套管，分段执行指套管堆芯取出流程；

步骤五、确认导套管中无异物；

步骤六、插入与更换的辐照过指套管尺寸规格一致的新指套管。

进一步，如上所述的堆芯核测系统中子通量测量指套管更换工艺，其中，步骤一通过指套管无损检测报告显示磨损严重或泄漏报警显示指套管已破裂，来确认辐照过指套管更换的需求。

进一步，如上所述的堆芯核测系统中子通量测量指套管更换工艺，其中，步骤三确认需要更换的辐照过指套管是否断裂的方法是：首先，将指套管抓取工具定位于指定位置的堆芯下板，需要更换的指套管插回堆芯使抓取工具抓住辐照过指套管，然后将需要更换的指套管抽出堆芯，如果指套管不能抽出可确认辐照过指套管没有断裂，反之，则已断裂。

进一步，如上所述的堆芯核测系统中子通量测量指套管更换工艺，其中，步骤四中所述的指套管堆芯取出流程如下：

（a）指套管抓取工具定位于指定位置的堆芯下板；

（b）在仪表室中从堆芯抽出需要更换的指套管；

（c）按预定长度切去要更换的指套管未辐照过的部分；

（d）用带有尺寸标记的模拟指套管将辐照过的部分送入堆芯；

（e）指套管抓取工具抓取辐照过的部分指套管，将辐照过的部分指套管从堆芯取出；

（f）对辐照过的部分指套管进行剪切，将剪切适合长度的指套管放入水下运输容器；

（g）将水下运输容器存放在指定位置。

进一步，如上所述的堆芯核测系统中子通量测量指套管更换工艺，其中，步骤五确认导套管中无异物的方法是：在堆芯下板位置处观察到模拟指套管的弹头状头部，并且模拟指套管在导套管中抽拔顺畅无碍。

所述的一种堆芯核测系统中子通量测量指套管更换工艺的专用设备，包括用于抓取辐照过的部分指套管的水下抓取工具以及带有尺寸标记的模拟指套管，水下抓取工具悬挂连接在指套管更换用电动葫芦的吊钩组件上，指套管更换用电动葫芦安装在反应堆厂房中的装卸料机的行走导轨上，模拟指套管将切断遗留的部分辐照过的指套管推送入堆芯；指套管水下运输容器安装在燃料篮内，燃料篮设置在装卸料运输系统的运输小车上，指套管剪切工具安装于指套管水下运输容器的上管座上。

进一步，如上所述的堆芯核测系统中子通量测量指套管更换专用设备，其中，所述的指套管水下抓取工具的抓取工具主体的下端设有指套管抓头，指套管抓头与气管连接，气管通过两位五通阀与总进气口连接。

弹性夹头式抓头，将指套管的弹头状头部装入弹性夹头中央的孔中，气动工具驱动弹性夹头外侧套管时，套管的内斜面将弹性夹头的外斜面挤向中央，这样就可将弹头状头部抱紧；

进一步，如上所述的堆芯核测系统中子通量测量指套管更换专用设备，其中，所述的指套管更换用电动葫芦的吊钩组件设在动滑轮上，动滑轮通过钢丝绳与卷筒连接，卷筒连接减速器和电机，电动葫芦的行走驱动轮和制动轮与行走导轨连接，行走驱动轮和制动轮上分别设有手动链条。

进一步，如上所述的堆芯核测系统中子通量测量指套管更换专用设备，其中，所述的指套管水下运输容器包括运输容器筒体，运输容器筒体的上端设有上管座，下端设有下管座。

进一步，如上所述的堆芯核测系统中子通量测量指套管更换专用设备，其中，所述的指套管剪切工具的液压剪设在指套管水下运输容器的上管座上，液压剪上方设有导向口，液压剪通过液压管线与液压泵连接。

本发明的有益效果如下：1）有效地保证了指套管更换的安全，所用的工具操作可靠、使用方便、成本低廉；2）该工艺扩展了断裂的辐照过指套管更换，能够适应指套管所有可能出现的更换工况，如断裂的指套管更换；3）能够精确控制指套管更换过程高放射性部分指套管的长度，保证了更换过程中不会出现断裂的指套管遗留在导套管中；4）能够同时更换多组指套管，效率高，更换时间短；5）能够存贮多组指套管减少铅容器使用；6）能够显著降低操作人员的辐照剂量。

附图说明

图1为辐照过指套管更换工艺的流程图。

图2为辐照过指套管堆芯取出的流程图。

图3为指套管组件装配结构示意图。

图中，1.指套管弹头状头部，2.指套管中段，3.指套管密封法兰部件。

图4为带标尺的模拟指套管组件示意图。

图5为辐照过指套管更换堆芯位置示意图。

图中，4.反应堆压力容器，5.堆芯下板，6.指套管导套管，7.指套管,8.密封段，9.模拟指套管。

图6为辐照过指套管更换操作示意图。

图中，9.模拟指套管，10.指套管水下抓取工具,11.指套管更换用电动葫芦，12.装卸料机；13.反应堆压力容器,14.辐照过指套管，16.指套管水下运输容器，17.指套管水下剪切工具，18.燃料篮。

图7为指套管水下抓取工具示意图。

图中，19.总进气口，20.开关，21.水下抓取工具主体，22.指套管抓头，23.两位五通阀，24.气管，25.气管快速接头。

图8为指套管水下剪切工具示意图。

图中，26.导向口，27.液压管线，28.手/电动液压泵，29.管线快速接头，30.液压剪。

图9为指套管更换用电动葫芦图。

图中，31.行走导轨，32.减速器，33.钢丝绳，34.吊钩组件，35.动滑轮，36.卷筒，37.电机，38.手动链条，39.行走驱动轮，40.手动链条，41.制动轮。

图10为指套管水下运输容器示意图

图中，26.导向口，43.运输容器筒体，44.下管座，45.上管座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

指套管组件的结构如图3所示，包括弹头状头部1、指套管中段2和指套管密封法兰部件3。指套管组件组件在堆芯中的位置如图5所示，指套管7穿过指套管的导套管6抵达堆芯下板5。

本发明所提供的指套管更换专用设备的总体结构组成如图6所示，包括用于抓取辐照过的部分指套管的水下抓取工具10以及带有尺寸标记的模拟指套管9，模拟指套管9的结构如图4所示，水下抓取工具10悬挂连接在指套管更换用电动葫芦11的吊钩组件上，指套管更换用电动葫芦11安装在反应堆厂房中的装卸料机12的行走导轨上，模拟指套管15将切断遗留的部分辐照过的指套管14推送入堆芯；指套管水下运输容器16安装在燃料篮18内，燃料篮18设置在装卸料运输系统的运输小车上，指套管剪切工具17安装于指套管水下运输容器16的上管座上。

指套管水下抓取工具的结构如图7所示，抓取工具主体21的下端设有指套管抓头22，指套管抓头22与气管24连接，气管24通过两位五通阀23与总进气口19连接，两位五通阀23上设有开关20。

指套管剪切工具的结构如图8所示，液压剪30设在指套管水下运输容器的上管座45上，液压剪30上方设有导向口26，液压剪30通过液压管线27与手/电动液压泵28连接。

指套管更换用电动葫芦的结构如图9所示，吊钩组件34设在动滑轮35上，动滑轮35通过钢丝绳33与卷筒36连接，卷筒36连接减速器32和电机37，电动葫芦的行走驱动轮39和制动轮41与行走导轨31连接，行走驱动轮39和制动轮41上分别设有手动链条38、40。

指套管水下运输容器的结构如图10所示，包括运输容器筒体43，运输容器筒体43的上端设有上管座45，下端设有下管座44。

如图1所示，利用上述设备进行指套管更换的工艺，包括如下步骤：

步骤一、确认辐照过指套管更换的需求：指套管无损检测报告磨损严重或泄漏报警显示指套管已破裂需要更换。

步骤二、通过查阅指套管安装记录，确认需要更换的辐照过指套管的堆芯位置以及该指套管组件的准确长度。

步骤三、确认需要更换的辐照过指套管是否断裂：指套管抓取工具定位于指定位置的堆芯下板5→需要更换的指套管插回堆芯→抓取工具抓住辐照过指套管→需要更换的指套管抽出堆芯→指套管不能抽出可确认辐照过指套管没有断裂，反之，则已断裂。

步骤四、需要更换的辐照过指套管堆芯取出流程为：指套管抓取工具定位于指定位置的堆芯下板5→堆芯中抽出需要更换的指套管→按预定长度切去要更换的指套管未辐照过的部分→用带有尺寸标记的模拟指套管将辐照过的部分送入堆芯→指套管抓取工具抓取辐照过的部分指套管→辐照过的部分指套管堆芯取出→辐照过的部分指套管剪切→剪切适合长度的指套管放入水下运输容器→水下运输容器存放指定位置。如图2所示，具体操作过程详述如下：

（a）如图6所示，指套管抓取工具10悬挂连接在指套管更换用电动葫芦11的吊钩组件34上，指套管更换用电动葫芦安装在反应堆厂房中的装卸料机12的导轨34上，利用装卸料机将抓取工具定位于堆芯指定位置上方，操作指套管更换用电动葫芦和指套管抓取工具精确定位在需要更换的辐照过指套管的堆芯位置。

（b）在仪表室中从堆芯抽出需要更换的指套管。如图3所示，按照预定长度L1切去要更换的指套管未辐照过（或辐照可忽略）的部分。已知该指套管组件的准确长度L，导套管中遗留指套管的长度△L=L-L1。同时，切口处作好标志。

（c）如图6所示，用带有尺寸标记的模拟指套管（如图4所示）将切断遗留部分送入堆芯，直到指套管弹头状头部1进入抓取工具的抓头内。当遗留指套管的长度△L加上进入导套管的模拟指套管长度等于已知的导套管长度时，指套管弹头状头部开始进入抓取工具的抓头内。当模拟指套管的标尺显示指套管弹头状头部完全进入抓取工具的抓头中时，同时，模拟指套管已不能再送入导套管中，操作抓取工具抓住待取出的指套管。

（d）在水下电视系统监视下，操作指套管更换用电动葫芦慢速提升指套管抓取工具，同时，模拟指套管同步继续送入导套管中，此时，指套管抓取工具提升高度和模拟指套管送入导套管的长度是一致的。当指套管抓取工具提升高度等于△L，切断遗留在导套管中的辐照过指套管取出堆芯，继续提升时，将看见模拟指套管弹头状头部，此时，停止推送模拟指套管。

（e）利用装卸料运输系统的运输小车把装载指套管水下运输容器的燃料篮送至反应堆厂房，如图6所示，将指套管剪切工具17安装于燃料篮18内的指套管水下运输容器16上管座45上。用将装卸料机将抓住辐照过指套管的抓取工具定位于倾翻机燃料篮位置上方，下降辐照过指套管进入剪切工具导向口26，按要求的适合长度剪断指套管。

（f）对辐照过的部分指套管进行剪切，将剪切适合长度的指套管放入水下运输容器。

（g）将水下运输容器存放指定位置，如燃料厂房的乏燃料水池格架中。

步骤五、当发现需要更换的辐照过指套管已断裂时，就重复执行上述步骤四。完成辐照过指套管堆芯取出后，确认导套管中无异物：堆芯下板位置处观察到模拟指套管的弹头状头部，并模拟指套管在导套管中抽拔顺畅无碍。

步骤六、插入与更换的辐照过指套管尺寸规格一致的新指套管。

上述步骤，均采用水下电视系统和水下照明等辅助监督和确认水下操作。

Claims (7)

1.一种堆芯核测系统中子通量测量指套管更换工艺，包括如下步骤：

步骤一、确认辐照过指套管更换的需求；

步骤二、确认需要更换的辐照过指套管的堆芯位置以及该指套管组件的准确长度；

步骤三、确认需要更换的辐照过指套管是否断裂，具体步骤为：首先，将指套管抓取工具定位于指定位置的堆芯下板（5），需要更换的指套管插回堆芯使抓取工具抓住辐照过指套管，然后将需要更换的指套管抽出堆芯，如果指套管不能抽出可确认辐照过指套管没有断裂，反之，则已断裂；

步骤四、对于未断裂的指套管，一次性执行指套管堆芯取出流程；对于已断裂的指套管，分段执行指套管堆芯取出流程；指套管堆芯取出流程具体步骤为：

（a）指套管抓取工具定位于指定位置的堆芯下板（5）；

（b）在仪表室中从堆芯抽出需要更换的指套管；

（c）按预定长度切去要更换的指套管未辐照过的部分；

（d）用带有尺寸标记的模拟指套管将辐照过的部分送入堆芯；

（e）指套管抓取工具抓取辐照过的部分指套管，将辐照过的部分指套管从堆芯取出；

（f）对辐照过的部分指套管进行剪切，将剪切适合长度的指套管放入水下运输容器；

（g）将水下运输容器存放在指定位置；

步骤五、确认导套管中无异物，具体方式为：在堆芯下板（5）位置处观察到模拟指套管的弹头状头部，并且模拟指套管在导套管中抽拔顺畅无碍；

步骤六、插入与更换的辐照过指套管尺寸规格一致的新指套管。

2.如权利要求1所述的堆芯核测系统中子通量测量指套管更换工艺，其特征在于：步骤一通过指套管无损检测报告显示磨损严重或泄漏报警显示指套管已破裂，来确认辐照过指套管更换的需求。

3.一种用于权利要求1所述的堆芯核测系统中子通量测量指套管更换工艺的专用设备，其特征在于：该设备包括用于抓取辐照过的部分指套管的水下抓取工具（10）以及带有尺寸标记的模拟指套管（15），水下抓取工具（10）悬挂连接在指套管更换用电动葫芦（11）的吊钩组件上，指套管更换用电动葫芦（11）安装在反应堆厂房中的装卸料机（12）的行走导轨上，模拟指套管（15）将切断遗留的部分辐照过的指套管（14）推送入堆芯；指套管水下运输容器（16）安装在燃料篮（18）内，燃料篮（18）设置在装卸料运输系统的运输小车上，指套管剪切工具（17）安装于指套管水下运输容器（16）的上管座上。

4.如权利要求3所述的堆芯核测系统中子通量测量指套管更换专用设备，其特征在于：所述的指套管水下抓取工具的抓取工具主体（21）的下端设有指套管抓头（22），指套管抓头（22）与气管（24）连接，气管（24）通过两位五通阀（23）与总进气口（19）连接。

5.如权利要求3所述的堆芯核测系统中子通量测量指套管更换专用设备，其特征在于：所述的指套管更换用电动葫芦的吊钩组件（34）设在动滑轮（35）上，动滑轮（35）通过钢丝绳（33）与卷筒（36）连接，卷筒（36）连接减速器（32）和电机（37），电动葫芦的行走驱动轮（39）和制动轮（41）与行走导轨（31）连接，行走驱动轮（39）和制动轮（41）上分别设有手动链条（38、40）。

6.如权利要求3或4或5所述的堆芯核测系统中子通量测量指套管更换专用设备，其特征在于：所述的指套管水下运输容器包括运输容器筒体（43），运输容器筒体（43）的上端设有上管座（45），下端设有下管座（44）。

7.如权利要求6述的堆芯核测系统中子通量测量指套管更换专用设备，其特征在于：所述的指套管剪切工具的液压剪（30）设在指套管水下运输容器的上管座（45）上，液压剪（30）上方设有导向口（26），液压剪（30）通过液压管线（27）与液压泵（28）连接。

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