CN102097137B

CN102097137B - 一种核电站堆芯捕集器的安装方法

Info

Publication number: CN102097137B
Application number: CN201010529073.1A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: China Nuclear Industry 23 Construction Co Ltd
Current assignee: China Nuclear Industry 23 Construction Co Ltd
Priority date: 2010-10-28
Filing date: 2010-10-28
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2030-10-28
Also published as: CN102097137A

Abstract

本发明提出了一种能够在狭小的反应堆竖井中可靠地安装堆芯捕集器的方法，所述方法包括：1)在反应堆竖井的底板上进行段件热交换器的安装；2)进行带填充物的吊篮安装；3)进行通风系统及下部底板的交叉安装；其中在段件热交换器的安装的步骤1)中包括：1a)将多个热交换器段件预先放置在反应堆竖井的基础上确定各自的实际位置；1b)在竖井中心安装一个中心固定构件和一个支撑肋板；1c)根据实际位置安装肋板两边的段件，用联接件将段件分别固定在竖井壁及竖井底板上；1d)按照一定顺序依次将支撑肋板、热交换器段件安装并进行焊接。于是本发明的方法在确保堆芯捕集器各部件安全起作用的同时大大降低了施工难度和施工的工作量。

Description

一种核电站堆芯捕集器的安装方法

技术领域

本发明涉及一种用于核电站的堆芯捕集器的安装方法。

背景技术

堆芯捕集器由俄罗斯圣彼得堡设计院提供设计，在世界核电站设计中是独创设计，首次被应用于田湾核电站。堆芯捕集器用于处理堆芯熔化并烧穿压力容器的假想的严重事故。堆芯捕集器布置在反应堆竖井内压力容器的下部。当熔融的堆芯和压力容器材料坍落到堆芯捕集器后，熔融物与捕集器内的牺牲材料发生化学反应，衰变热由堆芯捕集器的热交换器带走，熔融物滞留在捕集器内，从而保证安全壳密封屏障的有效性，以达到安全目的。堆芯捕集器按照其使用功能可分成四个部件，分别是：下部底板，通风系统、带填充物的吊篮、段件式热交换器。

堆芯捕集器的四个部件至上而下安装于反应堆竖井的底板上，这四个部件的所实现的功能要是通过适合的安装工艺来保证，在反应堆竖井内的作业空间狭小，特别是存在向内延伸的混凝土悬臂梁的情况下，施工环境差，可见为了实现堆芯捕集器的功能，其施工难度和工作量相当大。

发明内容

本发明提出了一种能够在狭小的反应堆竖井中可靠地安装堆芯捕集器的方法，在确保堆芯捕集器各部件安全起作用的同时大大降低了施工难度和施工的工作量。

本发明提出了一种核电站堆芯捕集器的安装方法，所述堆芯捕集器安装在反应堆竖井内，该反应堆竖井包括向内径向延伸的混凝土悬壁梁，所述堆芯捕集器包括：下部底板，通风系统、带填充物的吊篮、段件式热交换器，所述段件热交换器包括多片组成的圆筒式结构的热交换器段件和设置在热交换器段件之间的支撑肋板，其中的至少两个彼此相邻的热交换器段件是分体式的，其它的段件是一体式的，所述方法包括：

1)在反应堆竖井的底板上进行段件热交换器的安装；

2)进行带填充物的吊篮安装；

3)进行通风系统及下部底板的交叉安装；

其中在段件热交换器的安装的步骤1)中包括：1a)将多个热交换器段件预先放置在反应堆竖井的基础上确定各自的实际位置1b)在竖井中心安装一中心固定构件和一个支撑肋板1c)根据实际位置安装肋板两边的段件，用联接件将段件分别固定在竖井壁及竖井底板上；1d)按照一定顺序依次将支撑肋板、热交换器段件安装并进行焊接。

优选的是，所述步骤2)还包括：2a)将多片吊篮基础热保护段件安装就位，并将其焊接到支撑肋板上，完成热保护段件所围成的中间区域的灌浆；2b)将多组吊篮壁板焊接至热保护段件上，每组吊篮壁板用联结板焊接在一起2c)将多层层填料盒组件就位后焊接到支撑肋板上，并通过联结件与壁板固定2d)将一个将环形支架安装并焊接在支撑肋板的顶端；2e)安装热屏蔽。

优选的是，所述步骤3)还包括：3a)安装进入段件热交换器的人孔门；3b)安装通风系统内壳，将通风管内壳安装至环形架上3c)安装下部底板的多根支撑立柱3d)安装下底部板段件和下部底板肋板，满足下部底板肋板与压力容器之间具有大约70mm的间隙，并将下部底板焊接在支撑立柱上3e)安装混凝土悬壁梁上的多个通风管3f)安装混凝土悬壁梁端部的热屏蔽3g)安装下部底板本体的热屏蔽。

优选的是，在步骤1a)中的多个热交换器段件包括12个热交换器段件，其中相邻的3个热交换器段件是分体式的，分别包括前半件、中半件和后半件；在步骤1b)中的中心固定构件是六棱形立柱，以及在步骤1c)中，首先安装分体式热交换器段件的前半件，在步骤1d)中最后安装分体式热交换器段件的中半件和后半件。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的用于核电站的堆芯捕集器部件布置图；

图2是根据本发明的实施例的用于核电站的堆芯捕集器的下部板结构图；

图3a、3b、3c和3d是根据本发明的实施例的段件式热交换器的构造示意图；

图4a-图4g是根据本发明的实施例的段件式热交换器安装顺序示意图；

图5a和图5b是根据本发明的实施例的带填充物的吊篮的构造示意图；

图6是根据本发明的实施例的通风系统的构造示意图。

具体实施方式

图1是根据本发明的实施例的用于核电站的堆芯捕集器部件布置图。堆芯捕集器至上而下沿压力容器1至反应堆竖井底部排列。分别是：下部底板2，通风系统3、带填充物的吊篮4、段件式热交换器5。

下部底板2设计成漏斗形状完全包容了压力容器1的底部，如图2所示。下部底板2的上部与干保护11的下部保温层相连，这样就保证熔渣不会直接对干保护起作用而沿着漏斗型的下部底板2流入带填充物的吊篮4内。

通风系统3在反应堆正常运行情况下，对反应堆竖井设备有通风冷却功能。在堆芯捕集器工作状态下，相当于一个保护罩，保护安装在混凝土悬壁梁31上的热屏蔽，间接保护反应堆竖井的混凝土结构。

带填充物的吊篮4安装在段件热交换器5之上，熔渣通过下部底板中间的孔落入吊篮内，高温液态熔渣分散在吊篮4整个容积上面，吊篮内填充物具有吸收熔渣聚积的热能，熔渣下落产生的机械能，减少熔渣辐射能的传递之功能，确保吊篮外部的结构免受高温熔融、机械能及化学能的损害。吊篮内的填充物主要部分是陶质元件，堆芯捕集器内氢气的主要来源是高温下的汽锆反应，为了限制氢气的产生利用赤铁矿(Fe₂O₃)与锆反应，没有氢气放出，这也就是堆芯捕集器内利用大量的赤铁矿作为填充物的主要原因。在堆芯捕集器工作期间，通过段件热交换器5的冷循环水不断降低捕集器内的温度。

堆芯捕集器安装于反应堆竖井标的底板上，施工顺序为：

(1)段件热交换器5安装；

(2)带填充物的吊篮4安装；

(3)通风系统3及下部底板2的交叉安装。

下面对上述三个施工工序过程中详细描述。

(1)段件热交换器的安装

段件热交换器5是由12片段件组成的圆筒式结构，其主要功能是当反应堆压力容器发生严重事故时(压力容器熔化或损坏后)，通过注入冷却水以达到降低堆芯捕集器内熔渣的温度，以防止产生更为严重的后果。每一片段件51都有相对应的安装位置，设计中由于已考虑最后安装的段件，由于受竖井中悬臂梁31的影响而安装比较困难的特点，因此又将12片段件中的相邻的三个段件51I的每一个分成前半件a、中半件b、后半件c的三个部分，前、中、后三半件分别吊装就位，在竖井里再完成每片段件I的组对焊接工作。而其它的段件则是整体式的段件51II，如图3c所示。

I.段件热交换器预组装

由于段件热交换器由12片段件51组装而成，其中有相邻的三片段件51I又分成前半件a、中半件b、后半件c的三个部分，如图3d所示，所以有必要进行段件热交换器的预组装工作。

预组装的施工步骤：

按照图3a和3b所示位置将每片热交换器段件吊装就位，对于分成前半件a、中半件b、后半件c的三个部分的三片段件51I，可采用临时铁件通过焊接组装到一起。

对段件进行尺寸修整或位置。

II.段件热交换器安装

1)根据预组装结果将每片段件的实际位置放样到反应堆竖井热交换器相对应的基础上，测量每片段件所在位置的标高，以标高最大值为基准，小于最大值的可加不同厚度垫板进行调整。

2)安装竖井中心的六棱形立柱52及90°方向的支撑肋板59。

3)根据放样位置安装肋板59两边的段件51，用联接件将段件分别固定在竖井壁53及竖井底板54上。在图4a-4g所示的段件式热交换器安装顺序示意图中，沿着逆时针，段件的安装位置从第1到第12分布。在图4a所示的步骤中，首先在第1、2和12段件位置上安装三个三片段件51I的后半件a，然后在图4b所示的步骤中，安装在第7和第8段件位置上的段件51II，在图4c所示的步骤中，安装在第9和第10段件位置上的段件51II，在图4d所示的步骤中，安装在第5和第6段件位置上的段件51II，在图4e所示的步骤中，安装在第3和第4段件位置上的段件51II，在图4f所示的步骤中，安装在第11段件位置上的段件51II，最后在图4g所示的步骤中，安装在第1、2和12段件位置上，安装段件51I的中半件b、后半件c的两个部分。

4)按照3)的操作依次将支撑肋板59、热交换器段件51安装完毕并进行焊接。注意：在段件之间有传感器套管56和联接筋板58，在安装相邻的段件之前要将套管和筋板提前安装完毕。

5)完成段式热交换器上的管件55、传感器套管56、拱形门和方形门的包缝板57的安装。

6)段件热交换器段件间缝隙的灌浆。

(2)带填充物吊篮的安装

带填充物的吊篮4安装在段件热交换器的上面。

1)安装吊篮基础热保护

将六片吊篮基础热保护段件41安装就位，每片段件就位时应最大限度地靠紧支撑肋板46，并将其焊接到支撑肋板46上。完成热保护段件所围成的中间区域的灌浆。

2)安装吊篮壁板47

将吊篮壁板47焊接至热保护段件46上，每组壁板用联结板49焊接在一起。

3)安装多层填料盒组件48

填料盒组件48共分为八层，每层填料盒组件48就位后焊接到支撑肋板46上，并通过联结板与壁板47固定。层与层之间还应进行补充焊接。

4)安装环形支架44

将环形支架44安装在支撑肋板46的顶端，并完成环形支架44的焊接。

5)安装热屏蔽

●在混凝土悬壁梁31底板上先完成人孔37上方的热屏蔽32的安装，再安装支腿42。

●将热屏蔽托架45焊接至支腿42上。

●将保温屏蔽按顺序通过螺栓安装到托架45上。

●热屏蔽导料管灌浆。

(3)通风系统、下部底板的安装

通风系统与下部底板的安装是互相交叉进行的。

通风系统部分安装：

1)安装进入段件热交换器的人孔37的人孔门38。将人孔门门框焊接到两块相邻的热交换器5上。

2)安装通风系统内壳35。通风系统内壳35上装有密封门36。将通风管内壳35安装至环形架44上。

3)安装下部底板的八根支撑立柱23。

下部底板部分安装：

4)下底部板的段件21安装。下部底板由I类、II类、III类段件21组成的类似于坩埚形状的结构。其中I类段件角度为96°的扇形件，共3件；II类段件角度为一件48°的扇形段件，III类段件角度为24°的扇形件，由散件构成。

●在混凝土悬壁梁31的凸台表面，根据每件段件的实际尺寸划出每件段件21安装的实际位置。测量并确定下部底板的肋板22的实际位置。

●按先后顺序分别将I类段件、II类段件吊装就位。在安装位置组装三类段件。

●用千斤顶对段件21的内径、肋板21的标高进行调整。

●调整合格后，将段件21的接头处焊接在一起。

●测量压力容器的尺寸，测量下部底板每个肋板22的标高值，得出下部底板肋板22与压力容器1的最小距离，同时为满足下部底板的肋板22与压力容器70mm的间隙，算出下部底板的调整标高。

保证下部底板与反应堆压力容器之间70mm的间隙是堆芯捕集器施工的重中之重。70mm的间隙有以下几个方面的作用：保证反应堆压力容器在正常运行情况下的自由伸缩量；保证在反应堆压力容器发生严重事故时，即压力容器底板熔化或破裂熔渣从下部底板滑落所存在的允许间隙；

●根据得出的调整标高对下部底板2进行调整，调整后将下部底板2焊接在支撑柱23上。

●对下部底板外壁与反应堆竖井壁之间的间隙进行灌浆。

通风系统部分：

5)安装混凝土悬壁梁31上的多个通风管33。

6)安装混凝土悬壁梁31端部的热屏蔽32。

下部底板部分：

7)安装下部底板本体的热屏蔽24。热屏蔽24是由14个扇形件拼成的一个圆环。

8)向底板热屏蔽的导料管中浇灌混凝土。

通风系统部分：

9)安装风管外壁39，将风管顶板34焊接到风管外壁39上，为了使腔体处于封闭状态，通风管33的外壁及顶板34之间的缝隙用钢带通过焊接进行封闭。

10)安装调节通风量的控制阀。

11)堆芯捕集器收尾工作。

在上述安装堆芯捕集器的方法的实例的描述是示例性的。例如热交换器段件的数目可以是6、8、10个等等，可以根据反应堆容器的大小直径进行变化，分体式段件的数目可以变化，例如2-5个。吊篮基础热保护段件不局限为6件可以为4-8件等，填料盒组件层数也可以为6-10层等。应当理解，在不脱离本发明范围的情况下可以有多种其它改进和变化。

Claims

1.一种核电站堆芯捕集器的安装方法，所述堆芯捕集器安装在反应堆竖井内，该反应堆竖井包括向内径向延伸的混凝土悬壁梁，所述堆芯捕集器包括：下部底板，通风系统、带填充物的吊篮、段件式热交换器，所述段件热交换器包括多片组成的圆筒式结构的热交换器段件和设置在热交换器段件之间的支撑肋板，其中的至少两个彼此相邻的热交换器段件是分体式的，其它的段件是一体式的，所述方法包括：

步骤1)在反应堆竖井的底板上进行段件热交换器的安装；

步骤2)进行带填充物的吊篮安装；

步骤3)进行通风系统及下部底板的交叉安装；

其中在段件热交换器的安装的步骤1)中包括：步骤1a)将多个热交换器段件预先放置在反应堆竖井的基础上确定各自的实际位置；步骤1b)在竖井中心安装一个中心固定构件和一个支撑肋板；步骤1c)根据实际位置安装肋板两边的段件，用联接件将段件分别固定在竖井壁及竖井底板上；步骤1d)按照一定顺序依次将支撑肋板、热交换器段件安装并进行焊接；

所述步骤2)还包括：步骤2a)将多片吊篮基础热保护段件安装就位，并将其焊接到支撑肋板上，完成热保护段件所围成的中间区域的灌浆；步骤2b)将多组吊篮壁板焊接至热保护段件上，每组吊篮壁板用联结板焊接在一起；步骤2c)将多层填料盒组件就位后焊接到支撑肋板上，并通过联结件与壁板固定；步骤2d)将一个环形支架安装并焊接在支撑肋板的顶端；步骤2e)安装热屏蔽；

所述步骤3)还包括：步骤3a)安装进入段件热交换器的人孔门；步骤3b)安装通风系统内壳，将通风管内壳安装至环形架上；步骤3c)安装下部底板的多根支撑立柱；步骤3d)安装下底部板段件和下部底板肋板，满足下部底板肋板与压力容器之间具有大约70mm的间隙，并将下部底板焊接在支撑立柱上；步骤3e)安装混凝土悬壁梁上的多个通风管；3f)安装混凝土悬壁梁端部的热屏蔽；步骤3g)安装下部底板本体的热屏蔽。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，在步骤1a)中的多个热交换器段件包括12个热交换器段件，其中相邻的3个热交换器段件是分体式的，分别包括前半件、中半件和后半件；在步骤1b)中的中心固定构件是六棱形立柱，以及在步骤1c)中，首先安装分体式热交换器段件的前半件，在步骤1d)中最后安装分体式热交换器段件的中半件和后半件。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于，在步骤2a)中的多片吊篮基础热保护段件包括6片，在步骤2c)中的多层填料盒组件为8层。

4.根据权利要求1的方法，其特征在于，在步骤3c)中的多根支撑立柱为8根，在步骤3d)中的下底部板段件包括多个具有不同角度的扇形件以组成坩埚形状的结构，由散件构成以及在步骤3e)中的多个通风管为30个。