CN104008690A - 一种核电站用反应堆压力容器模拟试验平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种核电站用反应堆压力容器模拟试验平台，包括试验平台底座、底端与试验平台底座固定的若干试验平台支撑立柱、与试验平台支撑立柱的顶端固定的压力容器模拟法兰、通过斜支撑与试验平台支撑立柱固定的人员操作平台、固定于试验平台支撑立柱之间的上、中、下三层试验平台横档、分别与试验平台底座及试验平台横档固定的试验平台爬梯、固定于相邻层试验平台横档的模拟压力容器筒壁立档、以及固定于试验平台底座之上的试验平台模拟水池。本发明可安装到核电站厂区内反应堆安全壳外的适合的厂房内，在机组停机及检修工作开始前，完成专用工具的调试、验证及人员培训工作。

Description

一种核电站用反应堆压力容器模拟试验平台

技术领域

本发明涉及一种核电站用反应堆压力容器模拟试验平台，特别是涉及一种可在核电站反应堆检修、培训，反应堆辐照监督样品盒设计和开发，反应堆各类型专用工具的设计和开发等领域进行应用的核电站用反应堆压力容器模拟试验平台。

背景技术

目前世界上绝大多数核电站反应堆检修和维护的专用工具设计和开发，基本上主要依据反应堆的设计图纸提供的参数，完成反应堆相关专用工具的制造。例如：反应堆压力容器内表面及焊缝在役检查设备，反应堆主螺栓孔自动清洗机，反应堆压力容器主螺栓孔CCTV电视检查设备，反应堆主螺栓孔自动上油机，反应堆辐照监督样品盒抽取专用工具。

由于反应堆压力容器均位于反应堆安全壳内部，运行期间人员禁止进入安全壳内部。这些专用工具能否安全可靠地执行工作任务，与反应堆压力容器的接口尺寸配合是否合适等问题必须要等到机组停机后，以及人员和专用工具进入反应堆安全壳内部后，在真正的反应堆压力容器使用过后才能知道。这就造成如下问题：

1.不能提前发现反应堆类专用工具存在的设计问题，在真正使用后再发现问题，需要在现场解决专用工具的问题，造成检修和维护时间增加，核电站营运时间缩短，经济效益下降；

2.这些反应堆专用工具在真正使用后发现问题时，设备已经被放射性污染，带出核电站进行外部处理的难度较大，在核电站内部加工处理也比较繁琐，有时核电站自备的加工车间也不满足加工条件的要求。

3.在目前大多数核电站的运行及检修过程中，反应堆类专用工具调试、验证及人员培训的手段较少，缺乏合适的操作平台，另外很多核电站基本上都是在安全壳内实际的反应堆压力容器上进行专用工具的现场调试，增加了反应堆检修主线工作的时间，增加了操作人员接受的辐照剂量，也不利于专用工具存在问题的及早发现和解决。

本发明为绝大多数核电站提供了一种解决方案，该方案作为反应堆类专用工具设计及验证、人员培训等工作用的平台。该平台可安装到核电站厂区内反应堆安全壳外适合的厂房内，在机组停机及检修工作开始前，完成专用工具的调试、验证及人员培训工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够更加科学和真实地验证辐照监督样品盒抽取专用工具的功能和可靠性，并能够对辐照监督样品盒抽取专用工具进行性能优化和改造的核电站用反应堆压力容器模拟试验平台。

为解决上述技术问题，本发明一种核电站用反应堆压力容器模拟试验平台，包括试验平台底座6、底端与试验平台底座6固定的若干试验平台支撑立柱3、与试验平台支撑立柱3的顶端固定的压力容器模拟法兰7、通过斜支撑与试验平台支撑立柱3固定的人员操作平台1、固定于试验平台支撑立柱3之间的上、中、下三层试验平台横档9、分别与试验平台底座6及试验平台横档9固定的试验平台爬梯8、固定于相邻层试验平台横档9的模拟压力容器筒壁立档、以及固定与试验平台底座6之上的试验平台模拟水池5。

反应堆压力容器模拟法兰7上设置有反应堆压力容器主密封槽。

试验平台模拟水池5内部装有样品盒模拟金属存放架及样品盒模拟件10、试验平台模拟水池爬梯14、压力容器模拟筒壁11，水池外壁设置有试验平台模拟水池进出水管13。

试验平台支撑立柱3为彼此平行的竖直的8个试验平台支撑立柱3。

人员操作平台1包括圆形的底座、及连接于底座周向之上的护栏。

试验平台支撑立柱3通过试验平台支撑立柱底部法兰12与试验平台底座6固定。

压力容器模拟法兰7水平度偏差值在1mm以内，辐照监督样品模拟金属存放架水平度偏差在1mm以内，试验平台底座6的水平度偏差要求在1mm以内。

压力容器模拟筒壁11的垂直度在1mm以内，模拟压力容器筒壁立档4的垂直度在1mm以内，试验平台支撑立柱3的垂直度要求在1mm以内。

压力容器模拟筒壁11和压力容器模拟法兰7轴线的偏差在1mm以内，压力容器模拟法兰7中心与试验平台底座6中心偏差在在1mm以内。

每个辐照监督样品盒轴线与压力容器模拟筒壁11轴线的布置角度要求为9°。

本发明达到的技术效果如下：

1.利用该试验平台进行反应堆相关专用工具的验证，可提前发现专用工具存在的设计问题，不必等到在真正使用后再发现问题，确保了反应堆的检修和维护周期，以及核电站经济效益。

2.专用工具可不必运到反应堆安全壳内部，可提前在试验平台上进行专用工具的调试和验证，避免了在设备被放射性污染情况下，处理该专用工具问题的困难和繁琐，可提前发现专用工具存在的问题，并放到干净无放射性污染的具备加工条件的车间进行。

3.可利用该试验平台对各类反应堆专用工具在实际使用前进行调试、试验和操作人员培训，避免了一些反应堆专用工具由于外形尺寸较大，只能进行设备单体调试和验证的局限性，可利用该试验平台进行大型反应堆专用工具的整体的综合性联合调试和验证，确保大型的反应堆专用工具整体的安全性、可用性和可靠性。一些较大型的反应堆专用工具有反应堆在役检查设备、辐照监督样品盒抽取专用工具等，基本上每个专用工具都包含有很多机、电、仪的相关设备，这些设备不仅需要单体调试，更需要整体组装起来进行联合调试。因此压力容器模拟试验平台，为上述大型专用工具提供了进行联合调试的可能。

4.可利用该平台进行反应堆压力容器内表面及焊缝在役检查设备，反应堆主螺栓孔自动清洗机，反应堆压力容器主螺栓孔CCTV电视检查设备，反应堆主螺栓孔自动上油机，反应堆辐照监督样品盒抽取专用工具的验证、调试、人员操作培训。可显著提高人员操作技能，明显降低在反应堆压力容器高辐射区域内人员单位时间内接受到的剂量水平。

5．反应堆压力容器模拟法兰上设计有反应堆压力容器主密封槽，可利用该密封槽进行反应堆主密封圈的焊接成型、安装和拆除工作培训，以及进行反应堆压力容器主密封槽相关的尺寸检查、测量培训工作。可提高人员操作技能，降低压力容器法兰面上高辐射区域内的人员单位时间内接受到的剂量水平。

6.由于本发明方案中，设计有反应堆压力容器模拟筒壁，某些核电站所特有的辐照监督样品盒，可通过焊接等方式安装并固定到该反应堆压力容器模拟筒壁上，利用压力容器模拟试验平台可对为该辐照监督样品盒配置的专用工具可进行相关的调试和验证试验。同时对某些堆型的核电站的辐照监督样品盒的设计和开发工作也具有一定的参考意义，例如可将相关的辐照监督样品盒焊接并固定到该模拟平台的压力容器模拟筒壁上，利用该模拟平台的水池可进行充排水的条件，进行辐照监督样品盒设计相关的的流致振动分析，安装和固定可靠性分析和设计验证等。

附图说明

图1为本发明所提供的一种核电站用反应堆压力容器模拟试验平台的示意图。

图2为压力容器模拟筒壁示意图。

图3为试验平台模拟水池俯视图。

图中：1为人员操作平台，2为斜支撑，3为试验平台支撑立柱，4为模拟压力容器筒壁立档，5为试验平台模拟水池，6为试验平台底座，7为压力容器模拟法兰，8为试验平台爬梯，9为试验平台横档，10为样品盒模拟金属存放架及样品盒模拟件，11为压力容器模拟筒壁，12为试验平台支撑立柱底部法兰，13为试验平台模拟水池进出水管，14为试验平台模拟水池爬梯。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

本发明包括人员操作平台1、斜支撑2、试验平台支撑立柱3、模拟压力容器筒壁立档4、试验平台模拟水池5、试验平台底座6，压力容器模拟法兰7、试验平台爬梯8、试验平台横档9、样品盒模拟金属存放架及样品盒模拟件10，压力容器模拟筒壁11，试验平台支撑立柱底部法兰12、试验平台模拟水池进出水管13，以及试验平台模拟水池爬梯14。

人员操作平台1主要用于操作人员站立在压力容器模拟法兰旁边，从事与反应堆压力容器检修、培训、工具调试、验证等相关作业。人员操作平台1要能够承载人员的重量及部分小工具器具及零部件的重量。例如：可进行辐照样品盒切取装置在试验平台上的调试、培训，及反应堆压力容器在役检查工具的相关验证和培训等。人员操作平台1共分成两个半圆，通过螺栓连接成一个整圆形的操作平台。每一个半圆型人员操作平台由底座和护栏两部分组成，人员操作平台整体上靠近压力容器模拟法兰，以方便操作人员工作。

斜支撑2主要用于支撑和固定人员操作平台。斜支撑2上有四个连接法兰，分别是上部法兰和侧向法兰。其中上部法兰通过螺栓螺母紧固件连接到人员操作平台1底部。侧向法兰通过螺栓螺母紧固件连接试验平台支撑立柱3上。

8个试验平台支撑立柱3是试验平台的重要承重部件，用于在竖直方向上承载压力容器模拟法兰7、斜支撑2、人员操作平台1，压力容器模拟法兰7上装载的设备和人员等。试验平台支撑立柱3由280×280×12的方钢、上部法兰、底部法兰、筋板、导向栓通过焊接方式组成。上部法兰通过螺栓螺母垫片紧固件将其连接到压力容器模拟法兰7上，试验平台支撑立柱底部法兰12也是通过螺栓螺母垫片紧固件将其连接到试验平台底座6上的连接法兰上。试验平台支撑立柱3有三个侧面分别焊接有3、2、3个连接法兰，分别用于与试验平台横档9、斜支撑2、试验平台横档9通过螺栓螺母紧固件的方式连接。

模拟压力容器筒壁立档4主要用于局部模拟反应堆压力容器内壁，便于辐照监督样品盒切取装置上手动抓具的侧向支撑。模拟压力容器筒壁立档4有两个，分别对应于两个辐照监督样品盒的正上方，通过螺栓螺母紧固件的方式连接到试验平台横档9上，要求模拟压力容器筒壁立档4内壁的轴线，内侧表面的方位和角度与现场反应堆压力容器保持一致。

试验平台模拟水池5采用不锈钢材质制作，主要用于承装约15m³的除盐水，用于反应堆类专用工具在水下进行调试和验证。试验平台模拟水池5内部装有样品盒模拟金属存放架及样品盒模拟件10、试验平台模拟水池爬梯14、压力容器模拟筒壁11，。试验平台模拟水池5通过其底部自身带连接法兰与试验平台底座6通过螺栓连接。在试验平台底座6上安装时，要考虑到其内部压力容器模拟筒壁11的方向与模拟压力容器筒壁立档4的方向保持一致，同时进行10号件与模拟压力容器筒壁立档4、以及压力容器模拟法兰7的轴线，方位，角度保持一致的操作。试验平台模拟水池5的一个侧面安装有试验平台模拟水池进出水管13，用于试验平台模拟水池5的充水和排水。试验平台模拟水池进出水管13通过焊接方式连接到模拟水池上。试验平台模拟水池5内部焊接有支架，用于支撑和定位压力容器模拟筒壁11。

试验平台底座6用于承载整个试验平台、设备及操作人员的重量。试验平台底座6上焊接有连接法兰与试验平台支撑立柱3和试验平台模拟水池5连接。试验平台底座6上中间区域有连接法兰与试验平台模拟水池5相连，用于模拟水池的定位和调整。同时试验平台底座6具有防止设备及人员在上面工作时，试验平台不发生倾翻情况的设计考虑。

压力容器模拟法兰7也是重要的承重部件，反应堆相关工具可以放置到压力容器模拟法兰7上并进行固定。压力容器模拟法兰7上开有模拟现场反应堆压力容器的螺纹孔，用于反应堆相关工具自带平台或支座的固定。试验平台支撑立柱3连接到压力容器模拟法兰7底部，用于压力容器模拟法兰7的支撑。

试验平台爬梯8用于人员攀爬至压力容器模拟法兰7上进行工作。试验平台爬梯8通过螺栓及垫片紧固件固定在试验平台横档9的上层、中层、下层横档上相应的固定位置。试验平台爬梯8底部也通过螺栓及垫片紧固件固定在试验平台底座6上。试验平台爬梯8从上到下焊接有圆形护栏，可增加人员攀爬爬梯的安全性。

试验平台横档9用于试验平台支撑立柱3、模拟压力容器筒壁立档4、试验平台爬梯8的固定，是防止试验平台在载荷状态下发生扭转，加固其结构稳定性的重要部件。试验平台横档9在试验平台整个高度上，分成上层、中层、下层三部分。

样品盒模拟金属存放架及样品盒模拟件10主要用于模拟辐照监督样品盒金属存放架及样品盒的外形尺寸。样品盒模拟金属存放架及样品盒模拟件10金属材料与现场反应堆压力容器内部的安装的样品盒模拟金属存放架及样品盒模拟件金属材料相同。样品盒模拟金属存放架，通过焊接方式固定在压力容器模拟筒壁11上。两个样品盒模拟金属存放架相对于压力容器模拟筒壁11、模拟压力容器筒壁立档4、试验平台模拟水池5、试验平台底座6、压力容器模拟法兰7的布置方位、角度、轴线要与真实的反应堆压力容器保持一致。样品盒模拟体件主要包括有样品盒和样品盒盖两部分，样品盒首先放入样品盒模拟金属存放架中，然后安装样品盒盖将样品盒固定在金属存放架内部。样品盒盖通过两个沉头紧固螺钉固定在金属存放架的外壁上，沉头螺钉紧固后，不会突出金属存放架的壁面，所以不会影响反应堆相关工器具在水下的操作和试验。

压力容器模拟筒壁11主要用于模拟真实反应堆压力容器筒体壁面。其布置方位、角度、轴线与真实反应堆压力容器筒体壁面保持一致。压力容器模拟筒壁11安装在试验平台模拟水池5中。压力容器模拟筒壁11焊接固定到两个方形钢管上，以防止其自身在使用中发生变形。每个方形钢管的上下部焊接有支架，该支架上开有一段水平和轴向的滑槽，该支架与试验平台模拟水池5上焊接的支架通过螺栓螺母紧固件配合，现场方形钢管上下部支架的前后和轴向移动，从而实现压力容器模拟筒壁11的前后和轴向移动的调整。

试验平台支撑立柱底部法兰12已经与试验平台支撑立柱3焊接成整体。

试验平台模拟水池进水管焊接在试验平台模拟水池5的上部，用于试验平台模拟水池5的充水。出水管焊接在水池的下部，用于模拟水池的排水。进出水管上均安装有球阀，用于充排水管的关闭和开启。

试验平台模拟水池爬梯14焊接在试验平台模拟水池5内外壁上，用于人员从模拟水池外壁攀爬到试验平台模拟水池5内部，方便人员在水池内进行与反应堆有关的专用工具的调试和验证。

本发明各部件组装顺序如下：

1、试验平台底座6定位和水平度调整

2、试验平台模拟水池5（含试验平台模拟水池爬梯14）初装

3、8个试验平台支撑立柱3安装和水平度调整，紧固

4、安装中层试验平台横档9

5、人员操作平台1及斜支撑2安装

6、试验平台爬梯8安装

7、压力容器模拟法兰7安装

8、安装上层试验平台横档9

9、安装下层试验平台横档9

10、8个试验平台支撑立柱3最终紧固

11、试验平台主要形位精度检测

12、试验平台整体紧固

13、试验平台模拟水池5（含试验平台模拟水池爬梯14）调整，定位

14、试验平台模拟水池5内模拟压力容器筒壁11调整与定位

15、样品盒模拟金属存放架及样品盒模拟件10安装

16、试验平台主要参数检查与检测，并进行局部调整和必要检测

17、确认试验平台总装完成

本发明组装时几何尺寸检验要求：

1、压力容器模拟法兰7水平度测量，偏差值1mm以内。

2、压力容器模拟筒壁11和压力容器模拟法兰7轴线的偏差，1mm以内。

3、每个辐照监督样品盒轴线与筒体轴线的布置角度要求为9°。

4、压力容器模拟筒壁11的垂直度，在1mm以内。

5、辐照监督样品模拟金属存放架到模拟法兰上平面尺寸满足反应堆压力容器图纸要求。

6、模拟压力容器筒壁立档4的垂直度，在1mm以内。

7、压力容器模拟法兰7中心与试验平台底座6中心偏差在在1mm以内。

8、压力容器模拟筒壁11相对于对压力容器模拟法兰7的半径满足反应堆压力容器图纸要求。

9、辐照监督样品模拟金属存放架水平度偏差在1mm以内。

10、试验平台支撑立柱3的垂直度要求在1mm以内。

11、试验平台底座6的水平度偏差要求在1mm以内。

本发明使用方法如下：

1、将反应堆压力容器试验平台组装，进行各项参数测量，并检测合格。

2、根据反应堆专用工具的调试要求及人员培训工作的需要，可进行干式试验和湿式试验。

3、对于干式试验，不需要向试验平台模拟水池5内部充水，将所验证的工具直接安装到试验平台上面的压力容器模拟法兰7，进行专用工具的调试和培训。

4、对于湿式试验，通过充水管线向试验平台模拟水池5内部充水，将所验证的工具直接安装到试验平台上，进行专用工具的调试和培训。

5、工作结束后，将试验平台模拟水池5内部水通过下部排水管线排出。

6、在平日不用时可将反应堆压力容器模拟试验平台拆除，分散包装，其贮存条件要求为：室内无雨水环境，维持室温，一般仓库均可贮存。

7、为避免反应堆压力容器模拟试验平台的重复拆除和安装，可将反应堆压力容器模拟试验平台安装并固定在某一厂房，可节约很多时间和人力。今后可不再拆除该试验平台，直接在该试验平台上进行相关工作即可。

Claims (10)

1.一种核电站用反应堆压力容器模拟试验平台，其特征在于：包括试验平台底座（6）、底端与所述试验平台底座（6）固定的若干试验平台支撑立柱（3）、与所述试验平台支撑立柱（3）的顶端固定的压力容器模拟法兰（7）、通过斜支撑与所述试验平台支撑立柱（3）固定的人员操作平台（1）、固定于所述试验平台支撑立柱（3）之间的上、中、下三层试验平台横档（9）、分别与所述试验平台底座（6）及试验平台横档（9）固定的试验平台爬梯（8）、固定于相邻层试验平台横档（9）的模拟压力容器筒壁立档、以及固定与所述试验平台底座（6）之上的试验平台模拟水池（5）。

2.根据权利要求1所述的一种核电站用反应堆压力容器模拟试验平台，其特征在于：反应堆压力容器模拟法兰（7）上设置有反应堆压力容器主密封槽。

3.根据权利要求1所述的一种核电站用反应堆压力容器模拟试验平台，其特征在于：所述试验平台模拟水池（5）内部装有样品盒模拟金属存放架及样品盒模拟件（10）、试验平台模拟水池爬梯（14）、压力容器模拟筒壁（11），水池外壁设置有试验平台模拟水池进出水管（13）。

4.根据权利要求1所述的一种核电站用反应堆压力容器模拟试验平台，其特征在于：所述试验平台支撑立柱（3）为彼此平行的竖直的8个试验平台支撑立柱（3）。

5.根据权利要求1所述的一种核电站用反应堆压力容器模拟试验平台，其特征在于：所述人员操作平台（1）包括圆形的底座、及连接于底座周向之上的护栏。

6.根据权利要求1所述的一种核电站用反应堆压力容器模拟试验平台，其特征在于：所述试验平台支撑立柱（3）通过试验平台支撑立柱底部法兰（12）与所述试验平台底座（6）固定。

7.根据权利要求1所述的一种核电站用反应堆压力容器模拟试验平台，其特征在于：压力容器模拟法兰（7）水平度偏差值在1mm以内，辐照监督样品模拟金属存放架水平度偏差在1mm以内，试验平台底座6的水平度偏差要求在1mm以内。

8.根据权利要求1所述的一种核电站用反应堆压力容器模拟试验平台，其特征在于：压力容器模拟筒壁（11）的垂直度在1mm以内，模拟压力容器筒壁立档4的垂直度在1mm以内，试验平台支撑立柱（3）的垂直度要求在1mm以内。

9.根据权利要求1所述的一种核电站用反应堆压力容器模拟试验平台，其特征在于：压力容器模拟筒壁（11）和压力容器模拟法兰（7）轴线的偏差在1mm以内，压力容器模拟法兰（7）中心与试验平台底座（6）中心偏差在1mm以内。

10.根据权利要求1所述的一种核电站用反应堆压力容器模拟试验平台，其特征在于：每个辐照监督样品盒轴线与压力容器模拟筒壁（11）轴线的布置角度要求为9°。