CN111899904A - 高温气冷堆吸收球停堆系统拆装用气氛隔离方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高温气冷堆吸收球停堆系统拆装用气氛隔离方法及装置，气氛隔离装置包括上部隔离装置和下部隔离装置，所述上部隔离装置、下部隔离装置和压力容器顶盖之间形成封闭的隔离腔体，上部隔离装置和下部隔离装置上分别设置有进气管和出气管，所述进气管用于向隔离腔体内补充氦气，出气管用于排出隔离腔体内的空气，上部隔离装置上设置有过渡舱，所述上部隔离装置和下部隔离装置的连接处设置有上部密封环，所述下部隔离装置与压力容器顶盖连接处设置有下部密封环；还包括与过渡舱配合的移动车。本发明不仅能够避免拆装吸收球停堆系统过程中空气进入反应堆内破坏内部的氦气气氛，同时能够解决现有采用隔离膜密封导致易破损的问题。

Description

高温气冷堆吸收球停堆系统拆装用气氛隔离方法及装置

技术领域

本发明涉及核电站高温气冷堆主设备的拆装技术领域，具体涉及高温气冷堆吸收球停堆系统拆装用气氛隔离方法及装置。

背景技术

吸收球停堆系统是高温气冷堆的一个关键系统，其作为第二套反应性控制系统，起到辅助停堆作用，与控制棒系统同时使用可使反应堆达到更低温度的冷停堆状态。吸收球停堆系统位于反应堆压力容器的顶盖上，一共有六套，在压力容器顶盖上成环形布置。

吸收球停堆系统的检修是一项重要的工作，在对吸收球停堆系统进行检修之前，需要对吸收球停堆系统进行拆卸，将其吊运至具备检修的场地进行检修，待检修完毕后，再对其进行复装，来保证高温气冷堆的正常运行。

由于高温气冷堆的冷却剂是氦气，在拆卸及复装吸收球停堆系统时，不允许有空气进入反应堆内以免破坏内部的氦气气氛，从而影响反应堆的正常运行。

因此，在拆装吸收球停堆系统过程中需要设计隔离系统，避免空气进入反应堆内以免破坏内部的氦气气氛，专利(申请号：201310641701.9)公开了一种用于将氦气循环风机和蒸汽发生器分离的工艺方法。见附图1：该专利采用隔离膜301来实施气密封，防止外界空气进入反应堆内部。在分离主氦风机42和蒸汽发生器时，需要先将隔离膜301将二者进行密封，当主氦风机42吊起一定高度时，然后将隔离膜的中间用第一密封夹305和第二密封夹306将其隔断密封，然后再将第一密封夹305和第二密封夹306之间的隔离膜剪断，这样主氦风机42与蒸汽发生器之间实现了分离。该方法在实际操作过程中，容易造成隔离膜的破损，造成空气进入反应堆内，而且在复装过程中，需要用到两个隔离膜加上一个密封气囊，操作复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供高温气冷堆吸收球停堆系统拆装用气氛隔离方法及装置，不仅能够避免拆装吸收球停堆系统过程中空气进入反应堆内破坏内部的氦气气氛，同时能够解决现有采用隔离膜密封导致易破损的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

高温气冷堆吸收球停堆系统检修用气氛隔离装置，包括上部隔离装置和下部隔离装置，所述下部隔离装置的下端与压力容器顶盖可拆卸式连接，所述下部隔离装置的上端与上部隔离装置拆卸式连接，所述上部隔离装置、下部隔离装置和压力容器顶盖之间形成封闭的隔离腔体，所述上部隔离装置和下部隔离装置上分别设置有进气管和出气管，所述进气管用于向隔离腔体内补充氦气，所述出气管用于排出隔离腔体内的空气，所述上部隔离装置上设置有过渡舱，所述上部隔离装置和下部隔离装置的连接处设置有上部密封环，所述下部隔离装置与压力容器顶盖连接处设置有下部密封环；还包括与过渡舱配合的移动车。

本发明的上部隔离装置、下部隔离装置和压力容器顶盖之间形成封闭的隔离腔体，通过进气管和出气管来调节隔离装置内部的氦气浓度，不仅能够避免收球停堆系统检修时空气进入压力容易导致的破坏内部的氦气气氛，且采用密封圈对上部隔离装置、下部隔离装置和压力容器顶盖的连接处进行密封，能够防止气体泄露，也防止外界空气进入气氛隔离装置内部。

本发明采用过渡舱式的进出方式，进出方式简单，能够避免外界空气进入气氛隔离装置内部。过渡舱体积小，气体置换效率高。

本发明所述气氛隔离装置为分体式结构，便于运输和转移。

进一步地，还包括供氧系统，所述供氧系统包括氧气供应机，所述氧气供应机通过氧气管路与设置在下部隔离装置内壁上的氧气面罩连接。

进一步地，下部隔离装置的内壁设置有照明灯、压力传感器、辐照剂量探测器和通讯端口，所述照明灯、压力传感器、辐照剂量探测器和通讯端口通过电缆与控制柜连接。

进一步地，上部隔离装置和下部隔离装置的连接处至少设置有2道上部密封环，所述下部隔离装置与压力容器顶盖至少设置有2道下部密封环。

进一步地，上部隔离装置包括侧环板，所述侧环板的顶部可拆卸式设置有上盖板，所述进气管设置在上盖板上，所述过渡舱安装在侧环板上，所述上部隔离装置内设置有环形吊车，所述上部隔离装置的顶部为开口结构，在开口结构处配合设置有上盖板，所述侧环板内设置有用于安装环形吊车的环形吊车轨道和起吊环。

进一步地，侧环板上设置有贯穿件，所述侧环板内设置有上部横向筋和上部长竖向筋，所述侧环板在安装有过渡舱出设置有上部短竖向筋。

进一步地，下部隔离装置包括支撑环，所述支撑环的上端与上部隔离装置可拆卸式连接，下端与密封膜连接，所述密封膜的下端沿着径向向内沿着形成下环板，所述下环板内侧设置有竖向板，所述竖向板的内侧和外侧分别设置有下部密封环和环箍，通过下部密封环、环箍和竖向板的配合实现下部隔离装置与压力容器顶盖的密封连接，所述出气管设置在下环板上。

进一步地，密封膜的内侧设置有多个下部竖向筋和多个下部横向筋。

进一步地，过渡舱包括内侧门和外侧门，所述外侧门上设置有充气管和排气管。

一种基于高温气冷堆吸收球停堆系统检修用气氛隔离装置的隔离方法，包括以下步骤：

S1、在上部隔离装置内安装过渡舱以及移动车；

S2、将下部隔离装置组装完毕，上部隔离装置与下部隔离装置通过螺栓进行连接；

S3、将气氛隔离装置吊入压力容器隔间，将下部隔离装置安装在压力容器顶盖上；

S4、打开进气口和出气管，将气氛隔离装置内的空气置换成一定浓度的氦气，并保持微正压；

S5、打开过渡舱，人员进入过渡舱；

S6、当隔离腔体内的氦气浓度达到要求时，人员进入隔离腔体到达位置后对吸收球停堆系统的部件进行拆除检、修然后复装部件；

S7、操作完毕，人员通过移动车进入到过渡舱，离开气氛隔离装置，关闭过渡舱。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明可以有效解决吸收球停堆系统拆卸时空气容易进入反应堆回路这一问题；气氛隔离装置的设计，能够有效保证高纯度的氦气气氛，同时为操作人员的进出提供便利。

2、本发明在操作过程中不会和气氛隔离间接触，不会损坏气氛隔离系统，不会破坏气氛氛围，造成泄漏；复装过程简单易操作，不会因操作失误导致空气进入系统内部。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为现有隔离系统的结构示意图；

图2为本发明所述气氛隔离装置的主视图；

图3为上部隔离装置的结构图；

图4为上部隔离装置的俯视图；

图5为上部隔离装置与下部隔离装置之间的密封图；

图6为下部隔离装置结构图；

图7为下部隔离装置俯视图；

图8为下部隔离装置与压力容器顶盖法兰之间的密封图；

图9为过渡舱和移动车的布置图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-上部隔离装置，2-下部隔离装置，3-氧气供应机，4-控制柜，5-氧气管路，6-电缆，7-环形吊车，8-过渡舱，9-移动车，31-进气管，32-上盖板，33-侧环板，34-贯穿件，35-上部短竖向筋，36-上部密封环，37-上部横向筋，38-上部长竖向筋，39-环形吊车轨道，40-起吊环，51-支撑环，52-密封膜，53-照明灯，54-压力传感器，55-辐照剂量探测器，56-通讯端口，57-氧气面罩，58-下部竖向筋，59-下部横向筋，60-下环板，61-出气管，62-下部密封环，63-竖向板，64-环箍，65-充气管，66-外侧门，67-内侧门，68-排气管，42-主氦风机，301-隔离膜，305-第一密封夹，306-第二密封夹。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图2-图9所示，高温气冷堆吸收球停堆系统检修用气氛隔离装置，包括上部隔离装置1和下部隔离装置2，所述下部隔离装置2的下端与压力容器顶盖可拆卸式连接，所述下部隔离装置2的上端与上部隔离装置1用螺栓连接，所述上部隔离装置1、下部隔离装置2和压力容器顶盖之间形成封闭的隔离腔体，所述上部隔离装置1和下部隔离装置2上分别设置有进气管31和出气管61，所述进气管31用于向隔离腔体内补充氦气，所述出气管61用于排出隔离腔体内的空气，所述上部隔离装置1上设置有过渡舱8，所述上部隔离装置1和下部隔离装置2的连接处设置有3到上部密封环36，所述下部隔离装置2与压力容器顶盖连接处设置有3道密封环62；还包括与过渡舱8配合的移动车9。

本实施例中，上部隔离装置1为重要的承力部件，需要承受过渡舱8、上下小车9的重量，所述上部隔离装置1包括侧环板33，所述侧环板33的顶部可拆卸式设置有上盖板32，所述进气管31设置在上盖板32上；所述过渡舱8安装在侧环板33上，所述过渡舱8包括内侧门67和外侧门66，所述外侧门66上设置有充气管65和排气管68，过渡舱8和移动车9中间由内侧门67隔开；内侧门67为气密封门，能够阻断两个空间的气体；过渡舱8和外界由外侧门66隔开，外侧门66也是气密封门；外侧门66上设置的充气管65和排气管68，用于过渡舱8内的气体置换，当有人员进入时，需要进行气体置换，然后才可打开内侧门67进入移动车9。

所述下部隔离装置2包括支撑环51，所述支撑环51的上端与上部隔离装置1可拆卸式连接，支撑环51用于放置在压力容器隔间的土建结构上，下端与密封膜52连接，所述密封膜52的下端沿着径向向内沿着形成下环板60，所述下环板60内侧设置有竖向板63，所述竖向板63的内侧和外侧分别设置有下部密封环62和环箍64，通过下部密封环62、环箍64和竖向板63的配合实现下部隔离装置2与压力容器顶盖的密封连接，所述出气管61设置在下环板60上；下部隔离装置2是操作人员进行拆装吸收球停堆系统的封闭场所，其作为上部隔离装置1的支撑。下部隔离装置2的支撑环51放置于土建结构上，整个气氛隔离装置的重量均由其承担。

本实施例中，上部隔离装置1和下部隔离装置2之间用螺栓进行连接，二者之间的密封采用3道上部密封环36形成多级密封，如图5所示，下部隔离装置2和上部隔离装置1连接后，再通过下部密封环62、竖向板63、环箍64与压力容器顶盖法兰侧面进行多级密封，如附图8所示，从而形成一个密封空间，进气口31和出气管61分别向气氛隔离装置内充入氦气和排出空气或者排出氦气与空气的混合物，当氦气浓度达到要求时，停止气体置换，并保持气氛隔离装置内为微正压，压力约50Pa。

所要密封的气体为氦气，其分子小，难以密封，加上所要密封的地方为压力容器顶盖侧面，其粗糙度较差，表面不平整，难以密封。本实施例所设计的多级密封措施能够较好解决这一问题。

在本实施例中，为了避免人员进出气氛隔离装置时，外界空气进入隔离装置内部，破坏内部氦气氛围，设计了过渡舱。

当人员进入时，先打开外侧门66，人员进入过渡舱，待过渡舱内气氛置换到满足要求时，打开内侧门67，人员进入移动车9，关闭内侧门67。

由于气氛隔离装置体积庞大，直径约7.5m，高约8m，其系统复杂，内部设备多，难以运输；加上核电站设备闸门的通过口径有限，因此将气氛隔离装置设计为分体式的。

上部隔离装置1和下部隔离装置2之间可以拆卸；下部隔离装置2大部分零部件均为螺栓连接；可以进一步拆卸，便于运输。

实施例2：

如图2-图9所示，本实施例基于实施例1，还包括供氧系统，所述供氧系统包括氧气供应机3，所述氧气供应机3通过氧气管路5与设置在下部隔离装置2内壁上的氧气面罩57连接；所述下部隔离装置2的内壁设置有照明灯53、压力传感器54、辐照剂量探测器55和通讯端口56，所述照明灯53、压力传感器54、辐照剂量探测器55和通讯端口56通过电缆6与控制柜4连接；所述侧环板33上设置有贯穿件34，所述贯穿件34用于贯穿电缆6等连接部件，实现上部隔离装置1的密封。

在本实施例中，为了避免外界空气进入气氛隔离装置内部，设计了自保持微正压系统，始终使气氛隔离装置内部的压力高于外界的压力，保证气氛隔离装置内部的氦气浓度满足要求。

压力传感器54对内部气压进行监测，将信号传送给控制系统4，当压力低于设定值时，控制系统给出信号，通过进气管31向气氛隔离装置内部充入氦气，当压力达到要求时，停止充气。

在本实施例中，人员在操作区域可以通过通讯端口56和外部交流，当人员携带的可穿戴式氧气瓶出现故障时，可以利用氧气面罩57进行呼吸。

实施例3：

如图2-图9所示，本实施例基于实施例1，所述上部隔离装置1内设置有环形吊车7，所述上部隔离装置1的顶部为开口结构，在开口结构处配合设置有上盖板32，所述侧环板33内设置有用于安装环形吊车7的环形吊车轨道39和起吊环40。

在本实施例中，当吸收球停堆系统的检修过程中需要更换或者需要将零部件移出隔离装置进行检修时，可通过环形吊车7将零部件移出隔离装置，节省人力，降低人工强度。

实施例4：

如图2-图9所示，本实施例基于实施例1，所述侧环板33内设置有上部横向筋37和上部长竖向筋38，所述侧环板33在安装有过渡舱8出设置有上部短竖向筋35；所述密封膜52的内侧设置有多个下部竖向筋58和多个下部横向筋59。

一种实施例1-实施例4任一项所述的高温气冷堆吸收球停堆系统检修用气氛隔离装置的隔离方法，包括以下步骤：

S1、在上部隔离装置1内安装过渡舱8以及移动车9；

S2、将下部隔离装置2组装完毕，上部隔离装置1与下部隔离装置2通过螺栓进行连接；

S3、将气氛隔离装置吊入压力容器隔间，将下部隔离装置2安装在压力容器顶盖上；

S4、打开进气口31和出气管61，将气氛隔离装置内的空气置换成一定浓度的氦气，并保持微正压；

S5、打开过渡舱8的外侧门66，人员携带可穿戴式的氧气瓶进入过渡舱8，关闭外侧门66，打开充气管65和排气管68，对过渡舱8内的气体进行置换，当氦气浓度达到要求时停止气体置换；

S6、当隔离腔体内的氦气浓度达到要求时，打开内侧门67，人员进入移动车9，关闭内侧门67，移动车9下降，人员进入隔离腔体到达位置后对吸收球停堆系统的部件进行拆除检、修然后复装部件；

S7、操作完毕，人员通过移动车9进入到过渡舱8，离开气氛隔离装置，关闭过渡舱8。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.高温气冷堆吸收球停堆系统检修用气氛隔离装置，其特征在于，包括上部隔离装置(1)和下部隔离装置(2)，所述下部隔离装置(2)的下端与压力容器顶盖可拆卸式连接，所述下部隔离装置(2)的上端与上部隔离装置(1)拆卸式连接，所述上部隔离装置(1)、下部隔离装置(2)和压力容器顶盖之间形成封闭的隔离腔体，所述上部隔离装置(1)和下部隔离装置(2)上分别设置有进气管(31)和出气管(61)，所述进气管(31)用于向隔离腔体内补充氦气，所述出气管(61)用于排出隔离腔体内的空气，所述上部隔离装置(1)上设置有过渡舱(8)，所述上部隔离装置(1)和下部隔离装置(2)的连接处设置有上部密封环(36)，所述下部隔离装置(2)与压力容器顶盖连接处设置有下部密封环(62)；还包括与过渡舱(8)配合的移动车(9)。

2.根据权利要求1所述的高温气冷堆吸收球停堆系统检修用气氛隔离装置，其特征在于，还包括供氧系统，所述供氧系统包括氧气供应机(3)，所述氧气供应机(3)通过氧气管路(5)与设置在下部隔离装置(2)内壁上的氧气面罩(57)连接。

3.根据权利要求1所述的高温气冷堆吸收球停堆系统检修用气氛隔离装置，其特征在于，所述下部隔离装置(2)的内壁设置有照明灯(53)、压力传感器(54)、辐照剂量探测器(55)和通讯端口(56)，所述照明灯(53)、压力传感器(54)、辐照剂量探测器(55)和通讯端口(56)通过电缆(6)与控制柜(4)连接。

4.根据权利要求1所述的高温气冷堆吸收球停堆系统检修用气氛隔离装置，其特征在于，所述上部隔离装置(1)和下部隔离装置(2)的连接处至少设置有2道上部密封环(36)，所述下部隔离装置(2)与压力容器顶盖至少设置有2道下部密封环(62)。

5.根据权利要求1所述的高温气冷堆吸收球停堆系统检修用气氛隔离装置，其特征在于，所述上部隔离装置(1)包括侧环板(33)，所述侧环板(33)的顶部可拆卸式设置有上盖板(32)，所述进气管(31)设置在上盖板(32)上，所述过渡舱(8)安装在侧环板(33)上，所述上部隔离装置(1)内设置有环形吊车(7)，所述上部隔离装置(1)的顶部为开口结构，在开口结构处配合设置有上盖板(32)，所述侧环板(33)内设置有用于安装环形吊车(7)的环形吊车轨道(39)和起吊环(40)。

6.根据权利要求5所述的高温气冷堆吸收球停堆系统检修用气氛隔离装置，其特征在于，所述侧环板(33)上设置有贯穿件(34)，所述侧环板(33)内设置有上部横向筋(37)和上部长竖向筋(38)，所述侧环板(33)在安装有过渡舱(8)出设置有上部短竖向筋(35)。

7.根据权利要求1所述的高温气冷堆吸收球停堆系统检修用气氛隔离装置，其特征在于，所述下部隔离装置(2)包括支撑环(51)，所述支撑环(51)的上端与上部隔离装置(1)可拆卸式连接，下端与密封膜(52)连接，所述密封膜(52)的下端沿着径向向内沿着形成下环板(60)，所述下环板(60)内侧设置有竖向板(63)，所述竖向板(63)的内侧和外侧分别设置有下部密封环(62)和环箍(64)，通过下部密封环(62)、环箍(64)和竖向板(63)的配合实现下部隔离装置(2)与压力容器顶盖的密封连接，所述出气管(61)设置在下环板(60)上。

8.根据权利要求7所述的高温气冷堆吸收球停堆系统检修用气氛隔离装置，其特征在于，所述密封膜(52)的内侧设置有多个下部竖向筋(58)和多个下部横向筋(59)。

9.根据权利要求1-8任一项所述的高温气冷堆吸收球停堆系统检修用气氛隔离装置，其特征在于，所述过渡舱(8)包括内侧门(67)和外侧门(66)，所述外侧门(66)上设置有充气管(65)和排气管(68)。

10.一种基于权利要求1-9任一项所述的高温气冷堆吸收球停堆系统检修用气氛隔离装置的隔离方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在上部隔离装置(1)内安装过渡舱(8)以及移动车(9)；

S2、将下部隔离装置(2)组装完毕，上部隔离装置(1)与下部隔离装置(2)通过螺栓进行连接；

S3、将气氛隔离装置吊入压力容器隔间，将下部隔离装置(2)安装在压力容器顶盖上；

S4、打开进气口(31)和出气管(61)，将气氛隔离装置内的空气置换成一定浓度的氦气，并保持微正压；

S5、打开过渡舱(8)，人员进入过渡舱(8)；

S6、当隔离腔体内的氦气浓度达到要求时，人员进入隔离腔体到达位置后对吸收球停堆系统的部件进行拆除检、修然后复装部件；

S7、操作完毕，人员通过移动车(9)进入到过渡舱(8)，离开气氛隔离装置，关闭过渡舱(8)。

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