CN112317941A - 利用高频电加热切割反应堆一回路主管道的方法及系统 - Google Patents

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文静
文小军
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刘剑
周彦伟
刘晓琼
李正斌
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王亚光
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Abstract

本发明公开了利用高频电加热切割反应堆一回路主管道的方法及系统，该系统包括熔融系统和钨极切断工具，所述熔融系统和钨极切断工具分别用于熔融和切断主管道；所述熔融系统包括高频电源和加热装置，所述加热装置内设置有感应线圈，所述感应线圈熔融时设置在主管道外侧，感应线圈的两端分别与高频电源的正极和负极连接，所述高频电源用于向感应线圈通电使感应线圈发热，感应线圈产生的热量熔融主管道。本发明利用高频电将主管道需要切断位置进行加热，可以在主管道上快速形成断口，同时设备故障率也较低，缩短工作人员在放射性堆舱内的工作时间，减少工作人员受照剂量，且不会产生放射性气溶胶污染环境或者对工作人员造成内照射。

Description

利用高频电加热切割反应堆一回路主管道的方法及系统
技术领域
本发明涉及核设施退役处理技术领域，具体涉及利用高频电加热切割反应堆一回路主管道的方法及系统。
背景技术
某反应堆退役时需要对堆舱内管道进行切割拆除，其中反应堆一回路主管道(以下简称主管道)外径为219mm，壁厚为20mm，材质为不锈钢，在该堆退役之前，采用门型锯、拼合管道切割机或者等离子进行切割。三种主要切割方式的工作原理：门型锯是一种可以固定在主管道上的装置，利用锯条往复运动的方式将主管道切断；拼合式切割机是一种可以固定在主管道上，利用切断车刀旋转切削的方式将主管道切断；等离子切割是通用的等离子切割割枪，利用高温等离子体将主管道熔断，并利用压缩空气将熔融物吹除形成断口。
以上三种方式均存在缺陷。门型锯切割速度较慢，装置安装、切断形成一个切口、拆卸所需时间约1小时；拼合式切割机切割速度稍快，装置安装，切断形成一个切口、拆卸正常情况下需要30分钟；等离子割枪切割速度最快，约10分钟形成一个切口。由于管道存在运行热应力累积、初始安装焊接应力等因素，门型锯和拼合式切割机在工作中往往会出现刀具卡涩，甚至断刀的情况，因此实际形成一个断口都要比正常情况长。等离子切割会形成大量的放射性气溶胶，对于工作环境及工作人员造成污染和伤害。由于工作环境的复杂性及管道截面的复杂性，以上装置的使用很难实现自动化控制，需要工作人员一直监督、控制装置的运行，因此快速形成断口对于减少工作人员受照剂量具有着重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供利用高频电加热切割反应堆一回路主管道的方法及系统，解决现有反应堆一回路主管道的切割方式导致时间长、产生放射性气溶胶的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
利用高频电加热切割反应堆一回路主管道的系统，包括熔融系统和钨极切断工具，所述熔融系统和钨极切断工具分别用于熔融和切断主管道；
所述熔融系统包括高频电源和加热装置，所述加热装置内设置有感应线圈，所述感应线圈熔融时设置在主管道外侧，感应线圈的两端分别与高频电源的正极和负极连接，所述高频电源用于向感应线圈通电使感应线圈发热，高频电源产生的高频熔融主管道。
高频电对于金属具有快速加热的能力，在极短的时间内就可以将被加热金属加热至熔融状态。
本发明利用大功率高频电将主管道需要切断位置进行加热，待该位置管道至熔融状态后，再利用高熔点的钨材刀片将熔融区域进行切断，最终形成切口，具有切割时间短的优点，且切割过程中，管道不会形成不可接受的放射性气溶胶，从而达到降低反应堆退役过程中工作人员受照水平。
进一步地，高频电源与配电箱连接。
进一步地，熔融系统还包括水箱，所述感应线圈为空心结构，水箱通过管道与感应线圈形成循环回路，循环回路上设置有冷却水泵。
进一步地，感应线圈为铜线圈。
进一步地，铜线圈为空心结构。
进一步地，加热装置上设置有手持结构。
手持结构的设置便于手持操作加热装置
进一步地，手持结构为提拉环或U形把手。
进一步地，钨极切断工具包括L形连杆，所述L形连杆的水平段下端面设置有钨刀，所述L形连杆的竖直段顶部设置有手持板。
上述结构的钨极切断工具便于手持操作。
进一步地，手持板上设置有用于穿过手掌的通槽，所述通槽的顶部设有与手指匹配的弧形槽。
上述设置能够提高手持的稳定性。
利用高频电加热切割反应堆一回路主管道的方法，包括以下步骤：
S1、将加热装置夹持在主管道需要形成切口的位置，使感应线圈设置在主管道外侧；
S2、将感应线圈与高频电源接通，感应线圈发热加热主管道，当主管道的切口位置呈熔融状态时，松开加热装置；
S3、使用钨极切断工具将熔融处切断；
S4、用高压氮气对切口位置进行冷却，避免断口再次粘连。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明利用大功率高频电将主管道需要切断位置进行加热，可以在主管道上快速形成断口，同时设备故障率也较低，缩短工作人员在放射性堆舱内的工作时间，减少工作人员受照剂量，且不会产生放射性气溶胶污染环境或者对工作人员造成内照射，有利于防止放射性核素向环境扩散。
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为主管道熔融的示意图；
图2为采用钨刀切割主管道的示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-配电箱，2-高频电源，3-感应线圈，4-主管道，5-冷却水泵，6-水箱，7-钨极切断工具，71-钨刀，72-L形连杆，73-手持板，74-通槽。
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1、图2所示，利用高频电加热切割反应堆一回路主管道的系统，包括熔融系统和钨极切断工具7，所述熔融系统和钨极切断工具7分别用于熔融和切断主管道4；
所述熔融系统包括高频电源2和加热装置，所述加热装置内设置有感应线圈3，所述感应线圈3熔融时设置在主管道4外侧，感应线圈3的两端分别与高频电源2的正极和负极连接，所述高频电源2用于向感应线圈3通电使感应线圈3电阻发热，高频电源2产生的高频熔融主管道4，所述感应线圈3为铜线圈，所述高频电源2与配电箱1连接；
所述钨极切断工具7包括L形连杆72，所述L形连杆72的水平段下端面设置有钨刀71，所述L形连杆72的竖直段顶部设置有手持板73。
本实施例的切割方法包括以下步骤：
S1、将加热装置夹持在主管道4需要形成切口的位置，使感应线圈3设置在主管道4外侧；
S2、将感应线圈3与高频电源2接通，感应线圈3发热加热主管道4，约30s后，当主管道4的切口位置呈熔融状态时，松开加热装置；
S3、使用钨极切断工具7将熔融处切断；
S4、用高压氮气对切口位置进行冷却，避免断口再次粘连。
本实施例利用大功率的高频电源2将主管道4需要切断位置进行加热，可以在主管道4上快速形成断口，同时设备故障率也较低，缩短工作人员在放射性堆舱内的工作时间，减少工作人员受照剂量，且不会产生放射性气溶胶污染环境或者对工作人员造成内照射，有利于防止放射性核素向环境扩散。
实施例2：
如图1、图2所示，本实施例基于实施例1，所述熔融系统还包括水箱6，所述感应线圈3为空心结构，水箱6通过管道与感应线圈3形成循环回路，循环回路上设置有冷却水泵5。
实施例3：
如图1、图2所示，本实施例基于实施例1，所述加热装置上设置有手持结构；所述手持结构为提拉环或U形把手；所述手持板73上设置有用于穿过手掌的通槽74，所述通槽74的顶部设有与手指匹配的弧形槽。
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.利用高频电加热切割反应堆一回路主管道的系统，其特征在于，包括熔融系统和钨极切断工具(7)，所述熔融系统和钨极切断工具(7)分别用于熔融和切断主管道(4)；
所述熔融系统包括高频电源(2)和加热装置，所述加热装置内设置有感应线圈(3)，所述感应线圈(3)熔融时设置在主管道(4)外侧，感应线圈(3)的两端分别与高频电源(2)的正极和负极连接。
2.根据权利要求1所述的利用高频电加热切割反应堆一回路主管道的系统，其特征在于，所述高频电源(2)与配电箱(1)连接。
3.根据权利要求1所述的利用高频电加热切割反应堆一回路主管道的系统，其特征在于，所述熔融系统还包括水箱(6)，所述感应线圈(3)为空心结构，水箱(6)通过管道与感应线圈(3)形成循环回路，循环回路上设置有冷却水泵(5)。
4.根据权利要求1所述的利用高频电加热切割反应堆一回路主管道的系统，其特征在于，所述感应线圈(3)为铜线圈。
5.根据权利要求4所述的利用高频电加热切割反应堆一回路主管道的系统，其特征在于，所述铜线圈为空心结构。
6.根据权利要求1所述的利用高频电加热切割反应堆一回路主管道的系统，其特征在于，所述加热装置上设置有手持结构。
7.根据权利要求6所述的利用高频电加热切割反应堆一回路主管道的系统，其特征在于，所述手持结构为提拉环或U形把手。
8.根据权利要求1所述的利用高频电加热切割反应堆一回路主管道的系统，其特征在于，所述钨极切断工具(7)包括L形连杆(72)，所述L形连杆(72)的水平段下端面设置有钨刀(71)，所述L形连杆(72)的竖直段顶部设置有手持板(73)。
9.根据权利要求8所述的利用高频电加热切割反应堆一回路主管道的系统，其特征在于，所述手持板(73)上设置有用于穿过手掌的通槽(74)，所述通槽(74)的顶部设有与手指匹配的弧形槽。
10.基于权利要求1-9任一项所述的利用高频电加热切割反应堆一回路主管道的系统的切割方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将加热装置夹持在主管道(4)需要形成切口的位置，使感应线圈(3)设置在主管道(4)外侧；
S2、将感应线圈(3)与高频电源(2)接通，感应线圈(3)发热加热主管道(4)，当主管道(4)的切口位置呈熔融状态时，松开加热装置；
S3、使用钨极切断工具(7)将熔融处切断；
S4、用高压氮气对切口位置进行冷却。
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