CN114423993A - 用于修理核反应堆的蒸汽发生器的修理方法和组件 - Google Patents

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Abstract

该方法包括以下步骤：‑提供离心分离器元件组件(E)；‑所述元件通过人孔(30)引入蒸汽发生器(1)；‑在蒸汽发生器(1)内部将所述离心分离器元件彼此组装，所述离心分离器元件在组装后形成用于离心分离器的替换上管状段(39)和替换叶片(41)。

Description

用于修理核反应堆的蒸汽发生器的修理方法和组件
技术领域
本发明总体上涉及对核反应堆蒸汽发生器的维护。
背景技术
核反应堆蒸汽发生器包括通常配备有两个蒸汽干燥级的次级侧。第一级由大量离心分离器组成，这些离心分离器各自包括管，叶片固定于管内部。
离心分离器在某些情况下经受磨损且可导致更换以一方面保证蒸汽发生器产生的蒸汽的质量且因此保证蒸汽发生器的性能并且另一方面避免离心分离器的某些元件变换为迁移体的风险。
更换离心分离器一旦组装在蒸汽发生器中则几何形状应该与原始离心分离器相同，以免改变或修改蒸汽发生器的性能。
在这种情况下，本发明旨在提出一种用于修理核反应堆蒸汽发生器的修理方法，其允许在满足上述要求的同时更换离心分离器。
发明内容
为此，本发明涉及一种用于修理核反应堆蒸汽发生器的修理方法，该蒸汽发生器具有至少一个离心分离器，其包括具有下管状段和上管状段的管以及固定在上管状段中的多个叶片，该方法包括以下步骤：
-分离上管状段和下管状段并将上管状段和叶片从蒸汽发生器拆出；
-提供离心分离器元件组件，每个元件的尺寸均适于通过蒸汽发生器的人孔引入蒸汽发生器中；
-将所述离心分离器元件通过所述人孔引入蒸汽发生器中；
-在蒸汽发生器内部将所述离心分离器元件彼此组装，所述离心分离器元件在组装后形成另一上管状段以及固定在另一上管状段中的其他叶片；以及-将另一上管状段组装于下管状段上。
因此，该修理方法提供了以多个元件的形式实现新离心分离器，这些元件可以通过人孔被引入蒸汽发生器内部。
某些型号的蒸汽发生器中的离心分离器的设计使得这些离心分离器不能一体地通过蒸汽发生器的次级人孔引入。该人孔的直径根据蒸汽发生器型号而介于400和500mm之间。离心分离器的直径大于次级人孔的直径。
此外，离心分离器元件在彼此组装后形成另一上管状段和固定于另一上管状段中的其他叶片。
因此，可以重建具有与原始上管状段相同的尺寸和相同的几何形状的另一上管状段，即使该原始上管状段的直径大于人孔的直径。
同样，其他叶片可以具有与原始叶片相同的尺寸和几何形状。
因此，在将离心分离器元件彼此组装并将另一上段组装在管的下段之后，无论离心分离器的尺寸如何，都可以恢复离心分离器的几何形状和性能。
因此，在操作结束时，可以获得与原始离心分离器基本相同的离心分离器。
修理方法也可能具有以下特征中的一项或多项，这些特征可以单独考虑或以所有技术上可能的组合考虑：
-蒸汽发生器具有用于干燥蒸汽的第一干燥级以及用于干燥蒸汽的第二干燥级，该第二干燥级沿蒸汽在蒸汽发生器中的正常循环方向位于第一级下游，离心分离器属于第一干燥级；
-该离心分离器元件组件包括多个主要元件，每个主要元件包括另一上管状段的一部分和其他叶片中的一个叶片；
-主要元件都是相同的；
-每个主要元件包括其他叶片中的所述一个叶片的整体；
-主要元件各自包括承载另一叶片的壁，这些壁共同构成另一上管状段的整体；
-主要元件各自包括轴部分，这些轴部分一起形成中空轴，其沿另一上管状段的轴线延伸；
-轴部分各自具有上端部分和/或下端部分，一旦将主要元件彼此组装，则上端部分和/或下端部分一起形成中空轴的上端段和/或中空轴的下端段，该离心分离器元件组件还包括上连接器和/或下连接器，该上连接器和/或下连接器被构造为分别保持彼此组装的上端部分和/或下端部分；以及
-上连接器和下连接器具有彼此对齐的相应孔口，该离心分离器元件组件还包括接合在所述对齐孔中并且将主要元件、上连接器和下连接器彼此固定的固定器件。
根据第二方面，本发明涉及一种用于修理核反应堆的蒸汽发生器的修理组件，该蒸汽发生器具有至少一个离心分离器，其包括具有下管状段和上管状段的管，以及固定在上管状段中的多个叶片，该组件包括多个离心分离器元件，每个元件的尺寸均适于通过蒸汽发生器的人孔引入蒸汽发生器中，所述离心分离器元件被构造成彼此组装并且在组装之后形成另一上管状段和固定在另一上管状段中的其他叶片，另一上管状段被构造成组装在下管状段上。
附图说明
本发明的其他特征和优点将从以下作为示例且非限制性并参考附图给出的描述而显现，在附图中：
[图1]图1是核反应堆蒸汽发生器的轴向截面示意图；
[图2]图2是图1的蒸汽发生器的离心分离器的上部部分的透视图；
[图3]该图是本发明的修理方法的步骤图；
[图4]图4是离心分离器的替换上部部分的透视图，其处于分解状态，显示了用于本发明的方法的修理组件的不同元件；
[图5][图6]图5和图6是图4的替换上部部分在组装状态下的透视图；以及
[图7]图7是图4的组件的主要元件中的一个的透视图。
具体实施方式
本发明的方法旨在修理图1所示的类型的核反应堆蒸汽发生器1。该蒸汽发生器1包括外壳体3，其抵抗压力；以及管状束5，其容纳在外壳体3的直径更小的下部部分中。管状束5包括大量管，这些管呈倒U形。这些管由来自核反应堆的初级回路的加压水穿过。水在管状板7下方通过入口孔口9被引入蒸汽发生器1中。加压水通过管状束5的管然后返回管状板7下方以通过出口孔口11出离。
管状束5被次级壳体13包围直到管状束的下部部分附近，该次级壳体13在内部限定了汽化隔室15，次级水和供给水的混合物在该汽化隔室15内部与来自核反应堆的核心的高温加压水所通过的管状束5接触。
蒸汽发生器1的上部部分构成箱室17，其收集通过次级水和供给水的混合物的汽化而获得的蒸汽。箱室17通过构成汽化隔室15顶部的板18与汽化隔室15分开。
未示出的用于供应供给水的供应装置允许控制蒸汽发生器中的水位。
次级水入口19通向将次级壳体13与外壳体3分开的环形容积20。该环形容积20在管状板7处与蒸发隔室15的下端部流体连通。
蒸汽发生器1最初包括多个离心分离器21。
离心分离器21使汽化隔室15与箱室17的内部容积连通。离心分离器通过管状柱23固定在顶部18上。
离心分离器21构成用于干燥蒸汽的第一级24。蒸汽发生器1通常包括位于第一级24下游的用于干燥蒸汽的第二级25。下游在本说明书中被理解为相对于蒸汽的正常循环方向。
用于将蒸汽排放出蒸汽发生器的孔口27在第二干燥阶段25的下游设置在箱室17的顶部。
蒸汽发生器1还包括人孔30。该人孔30使箱室17的内部与蒸汽发生器的外部连通。人孔穿过外壳体3设置。由其使蒸汽发生器的二次级侧与外部连通，因此其被称为次级人孔。
蒸汽发生器的允许如下。
供给水通过入口19进入蒸汽发生器1，并在外壳体3与次级壳体13之间的环形空间20通过，该供给水与次级水混合以到达次级壳体13的下端部。
该混合物通过管状板7和次级壳体13的下端部之间，并进入汽化隔室15中。供给水和次级水的混合物在上升到汽化隔室15内部的同时逐渐汽化。蒸汽仅能管状柱23离开汽化隔室15，这将湿润蒸汽引入第一级24的离心分离器21。蒸汽在离心分离器21中舍弃与其夹带的大部分液态水。然后蒸汽进入第二干燥级25并通过蒸汽出口27离开蒸汽发生器。
每个离心分离器21均包括管31，管31具有下管状段33和上管状段35。如图2所示，多个叶片37固定在管的上管状段35中。
管31是中空的并且通过其下管状段33固定在管状柱23中的一个上。上管状段35通向箱室17的内部。
轴38沿管31的中心轴线延伸。
叶片37是螺旋形的。每个叶片37通过其径向外边缘刚性地固定到管的上管状段35。每个叶片37通过其径向内边缘刚性地固定到轴38。
叶片37被构造成使在管31中循环的蒸汽作螺旋运动，从而有助于在离心力的作用下将随蒸汽夹带的水滴喷射到管31的内表面上。
在所示的示例中，每个离心分离器21包括四个叶片37。然而，离心分离器21可选地包括不同数量的叶片，例如三个叶片、五个叶片或任何其他数量的叶片。
如上所述，本发明的方法旨在更换离心分离器21，更准确地更换离心分离器21的上部部分。
本发明的修理方法包括以下步骤：
-步骤S1：将管31的上管状段35和下管状段33分离，并将上管状段35和叶片37从蒸汽发生器1拆出；
-步骤S2：供应离心分离器元件组件E(图4)，每个离心分离器元件的尺寸均适于通过蒸汽发生器的人孔30引入蒸汽发生器1中；
-步骤S3：将所述离心分离器元件通过所述人孔30引入蒸汽发生器1中；
-步骤S4：在蒸汽发生器1内部将所述离心分离器元件彼此组装，所述离心分离器元件在组装后形成另一上管状段39以及固定在另一上管状段39中的其他叶片41(图5和6)；
-步骤S5：将另一上管状段39组装在下管状段33上。
管的上管状段35对应于管31中的承载叶片37的部段。其具有管状形状。下管状段33对应于管31中不承载叶片37的部分。其具有管状形状。
上管状段35和下管状段33通过任何合适方式彼此分开，例如通过借助诸如磨床、锯等的机械切割装置进行切割。这种分开由在蒸汽发生器的箱室17内部工作的操作员就地进行。
上管状段35和叶片37从蒸汽发生器拆出通常通过人孔30进行。为此，上管状段35和叶片37被切割成适于通过人孔的尺寸的块。
形成组件E的不同元件如图4所示。
组件E包括多个主要元件43，每个主要元件43包括另一上管状段39的一部分以及其他叶片41中的一个叶片。
通常，主要元件43都是相同的。这意味着其都具有相同的形状和相同的尺寸。
主要元件43中的一个在图7中放大示出。
有利地，每个主要元件43均包括其他叶片41中的一个叶片的整体。
换言之，其他叶片41中的每一个都由主要元件43中的一个且仅一个形成。
因此，如果离心分离器21包括确定数量的叶片，则组件E包括所述确定数量的主要元件43。
此外，每个主要元件43包括壁45，从而承载其他叶片41。
不同主要元件43的壁45一旦组装好就共同构成另一上管状段39的整体。
为了允许每个其他叶片41仅由主要元件43中的一个承载，有利的是赋予每个壁45不规则形状。
在用四个叶片表示的示例中，每个其他叶片41围绕另一上管状段39的中心轴线X在大约120°上周向延伸。
更一般地，每个其他叶片41在与原始叶片37相同的角度延伸上周向延伸。
另一上管状段39在一侧由自由边缘47轴向界定，而在相反侧由另一自由边缘49界定(图5和6)。
每个主元件43的壁45包括与轴线X同轴的圆柱形扇区51以及周向延伸部53。
在离心分离器21具有四个叶片的情况下，圆柱形扇区51在大约90°上延伸。
圆柱形扇区51在一侧由构成自由边缘47的一部分的周向边缘55轴向界定，在所示示例中构成自由边缘47的大约四分之一。
在相反轴向侧上，其由另一周向边缘57界定，该周向边缘在一端部处具有凹口59。延伸部53使另一周向边缘57与凹口59相反地周向延伸。延伸部53和另一周向边缘57构成部分自由边缘49的一部分，在所示示例中构成自由边缘49的大约四分之一。
延伸部53具有与凹口59的形状基本互补的形状。延伸部53设置为容纳在另一个主要元件43的凹口59中。
圆柱形扇区51在相反的两个周向侧上由两个轴向边缘60界定，该两个轴向边缘60彼此相反并且平行于中心轴线X。凹口59挖凿于两个轴向边缘60中的一个中。延伸部53相对于另一轴向边缘60突出。
每个主要元件43还包括轴部分61。轴部分61是与轴线X共轴的弧形壁，从而内接在圆柱形表面中。轴部分基本上平行于圆柱形扇区51。其半径小于圆柱形扇区51的半径。
轴部分61具有螺旋部分62，其与轴线X轴供轴，由上端部分63和下端部分64轴向延伸。
在用四个叶片表示的示例中，螺旋部分62围绕轴线X在大约180°的角度扇区上延伸。端部分63和64从螺旋部分62沿彼此相反方向轴向延伸。其各自具有圆柱形扇形形状，其与轴线X共轴并与螺旋部分62的直径相同。
叶片41通过其径向外边缘而与壁45的内表面成一体。叶片通过其径向内边缘而与轴部分61成一体。
叶片41包括基本上螺旋形的部分65，其围绕轴线X缠绕，由基本上平行于轴线X或相对于轴线X略微倾斜的轴向部分66延伸。
螺旋部分65从延伸部53起基本螺旋地延伸，并且基本上在其整个长度上跟随螺旋部分62。轴向部分66与下端部分64成一体。
一旦主要元件43彼此组装，则轴部分61一起形成中空轴，其呈圆柱形，与轴线X基本共轴。该轴沿另一上管状段39的中心轴线延伸。
有利地，上端部分63一起形成中空轴的上端部段67，如在图6中可见。
下端部分64一起形成中空轴6的下端部段68，如在图5中可见。
组件E包括上连接器69，其被构造成保持彼此组装的上端部分63。
有利地，其还包括下连接器71，下连接器71被构造成保持彼此组装的下端部分64。
连接器69和71是中空部件，其各自具有适于分别围绕上端部段67和下端部段68的圆柱形边缘。
在步骤S3，组件E的不同元件通过人孔30被引入箱室17中。由于为组件E的不同元件的所选尺寸，这是可能的。
在步骤S4，位于箱室17内部的操作员将组件E的元件彼此组装。
为此，他将主要元件43彼此抵靠地周向并置。
每个主元件43附接到另一个主元件43，使得所述主元件43的延伸部53插入到另一主要元件43的凹口59中。
主要元件的圆柱形扇区51通过其相应轴向边缘60彼此接触。
如上所述，主要元件43的彼此组装也允许构成中空轴。
操作者然后将上连接器69放置在上端部段67上。为此，其围绕上端部分63接合上连接器。
操作者还将下连接器71放置在下端部段68上。为此，其围绕下端部分64接合下连接器71。
如图6中特别可见，上连接器69和下连接器71具有彼此轴向对齐的相应孔口73、75。
组件E包括固定器件77，操作者将其接合在对齐的所述孔口73、75中，以将主要元件43、上连接器69和下连接器71彼此固定。
该固定器件77例如是拉杆。其沿轴线X延伸。其顺次通过孔口73、中空轴和孔口75。
有利地，为了完善另一上管状段39的密封，主要元件43沿着接触线彼此焊接，通常在轴向边缘60之间以及延伸部53和凹口59之间。
在步骤S4结束时，另一上管状段39和其他叶片41具有与上管状段35和叶片37基本相同的几何形状和相同的尺寸。
中空轴同样具有与轴38基本相同的几何形状和相同的尺寸。
在步骤S5中，根据构成另一上管状段和下管状段的材料，通过任何合适的方式将另一上管状段39组装在下管状段33上。
例如，这种组装通过焊接实现。
组件E的不同元件是通过任何合适方法制造的。
例如，主要元件43通过传统的锅炉制造方法制造并且由与原始离心分离器一样形成的片材机械焊接。主要区别在于中空轴和另一上管状段是由多个部分构成的，而其在原始离心分离器上是单件的。相反，其他叶片41是单件的并且与原始叶片37严格相同。
根据变型实施例，主要元件43各自均由钢块仅通过机加工获得。在机加工中心上进行加工，以直接获得最终零件。应该注意的是，在这种情况下，其他叶片没有焊接到中空轴和另一上管状段，而是在块体中切削。
根据另一变型，每个主要元件43通过增材制造获得，通常通过钢3D打印获得。
根据又一变型，每个主要元件43通过热等静压由金属粉末获得。

Claims (10)

1.一种用于修理核反应堆的蒸汽发生器的修理方法，所述蒸汽发生器(1)具有至少一个离心分离器(21)，所述至少一个离心分离器包括具有下管状段(33)和上管状段(35)的管(31)以及固定在所述上管状段(35)中的多个叶片(37)，所述方法包括以下步骤：
-将所述上管状段(35)和所述下管状段(33)分开并将所述上管状段(35)和所述叶片(37)从所述蒸汽发生器(1)上拆出；
-提供离心分离器元件组件(E)，每个元件的尺寸均适于通过所述蒸汽发生器(1)的人孔(30)引入所述蒸汽发生器(1)中；
-将所述离心分离器元件通过所述人孔(30)引入所述蒸汽发生器(1)中；
-在所述蒸汽发生器(1)内部将所述离心分离器元件彼此组装，所述离心分离器元件在组装后形成另一上管状段(39)以及固定在所述另一上管状段(39)中的其他叶片(41)；
-将所述另一上管状段(39)组装于所述下管状段(33)上。
2.根据权利要求1所述的修理方法，其中，所述蒸汽发生器(1)具有第一蒸汽干燥级(24)和第二蒸汽干燥级(25)，所述第二蒸汽干燥级沿所述蒸汽所述蒸汽发生器(1)中的正常循环方向位于第一级的下游，所述离心分离器(21)属于第一干燥级(24)。
3.根据权利要求1或2所述的修理方法，其中，所述离心分离器元件组件(E)包括多个主要元件(43)，每个主要元件(43)均包括另一上管状段(39)的一部分以及其他叶片(41)中的一个叶片。
4.根据权利要求3所述的修理方法，其中，所述主要元件(43)都是相同的。
5.根据权利要求3或4所述的修理方法，其中，每个主要元件(43)包括所述其他叶片(41)中的所述一个叶片的整体。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的修理方法，其中，所述主要元件(43)各自包括承载所述其他叶片(41)的壁(45)，所述壁(45)一起构成所述另一上管状段(39)的整体。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的修理方法，其中，所述主要元件(43)各自包括轴部分(61)，所述轴部分(61)一起形成沿所述另一上管状部分(39)延伸的中空轴。
8.根据权利要求7所述的修理方法，其中，所述轴部分(61)各自具有上端部分(63)和/或下端部分(64)，一旦将所述主要元件(43)彼此组装，则所述上端部分和/或所述下端部分一起形成所述中空轴的上端部段(67)和/或所述中空轴的下端部段(68)，所述离心分离器元件组件(E)进一步包括上连接器(69)和/或下连接器(69)，所述上连接器和/或下连接器被构造成分别保持彼此组装的所述上端部分(63)和/或所述下端部分(64)。
9.根据权利要求8所述的修理方法，其中，所述上连接器(69)和所述下连接器(71)具有彼此对齐的相应孔口(73、75)，所述离心分离器元件组件(E)还包括固定器件(77)，其接合在对齐的所述孔口(73、75)中并且将主要元件(43)、所述上连接器(69)和所述下连接器(71)彼此固定。
10.一种用于修理核反应堆的蒸汽发生器(1)的修理组件(E)，所述蒸汽发生器(1)具有至少一个离心分离器(21)，所述至少一个离心分离器包括具有下管状段(33)和上管状段(35)的管(31)以及固定在所述上管状段(35)中的多个叶片(37)，所述组件(E)包括多个离心分离器元件，每个元件的尺寸适于通过所述蒸汽发生器(1)的人孔(30)被引入蒸汽发生器(1)中，所述离心分离器元件被构造成组装在一起并且在组装后形成另一上管状段(39)和固定在所述另一上管状段(39)中的其他叶片(41)，所述另一上管状段(39)被构造成组装在所述下管状段(33)上。
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