CN207742940U - 一种基于人因工程的高温堆控制棒系统检修设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于高温气冷堆控制棒系统检修技术领域，具体涉及一种基于人因工程的高温堆控制棒系统检修设备。包括气氛隔离主舱室、过渡舱室、检修平台和过道；气氛隔离主舱室与过渡舱室之间由可自动开闭的舱门Ⅱ控制连通或隔离；气氛隔离主舱室上端固定在过渡舱室上，下端通过密封环与控制棒驱动机构屏蔽密封筒抱紧密封；过渡舱室通过支腿支撑固定在压力容器上封头上；检修平台固定在支腿上；过道为施工人员从28米平台到过渡舱室内提供通道。本实用新型在检修过程中不仅保证压力容器内气氛不外泄，同时保证施工人员不直接进出氦气环境。

Description

一种基于人因工程的高温堆控制棒系统检修设备

技术领域

本实用新型属于高温气冷堆控制棒系统检修技术领域，具体涉及一种基于人因工程的高温堆控制棒系统检修设备。

背景技术

高温气冷堆是以石墨为慢化剂、氦气为冷却剂的高温反应堆，是一种固有安全性好、发电效率高的先进核反应堆。在核电站运行过程中，反应堆的堆芯由氦气冷却剂进行冷却。

在反应堆运行过程中，控制棒系统用于对反应性进行控制，实现不同模式的运行。在长期运行过程中，存在对控制棒驱动机构解体检修和电气元件更换的需求。高温气冷堆控制棒驱动机构壳体是一回路压力边界的一部分，一旦拆除驱动机构，就破坏了一回路压力边界，导致原有的氦气气氛被破坏，存在堆内放射性气体释放的风险。此外，高温气冷堆一回路堆芯由石墨、碳等结构组成，易吸收水分，若检修过程中往一回路系统内引入较多杂质，就会延长下次启堆前的氦净化除湿的工期。故高温气冷堆控制棒驱动机构检修过程需建立气氛隔离环境，保持一回路气氛。

以往提出的控制棒驱动机构检修方法，是建立较大空间的气氛隔离工作舱，待气氛隔离舱室置换为与反应堆一回路一致的氦气环境后，工作人员经人员过渡舱的气体置换后进入氦气环境的工作舱再对控制棒驱动机构进行拆装。这种方法虽然有在线操作简便和操作时间短的优点，但也存在以下几点缺点：(1)施工人员需进入氦气环境的工作舱，虽然可以为施工人员提供呼吸供应环境，但存在较大的安全风险；(2)气氛隔离舱室空间较大，气体置换过程中使用的氦气量较大，维修成本高；(3)施工人员和控制棒驱动机构进出工作舱需单独进行气体置换，气氛隔离工序较复杂。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于人因工程的高温堆控制棒系统检修设备，以克服现有技术存在的上述缺陷，检修过程中不仅保证压力容器内气氛不外泄，同时保证施工人员不直接进出氦气环境。

为达到上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：

一种基于人因工程的高温堆控制棒系统检修设备，包括气氛隔离主舱室、过渡舱室、检修平台和过道；气氛隔离主舱室与过渡舱室之间由可自动开闭的舱门Ⅱ控制连通或隔离；气氛隔离主舱室上端固定在过渡舱室上，下端通过密封环与控制棒驱动机构屏蔽密封筒抱紧密封；过渡舱室通过支腿支撑固定在压力容器上封头上；检修平台固定在支腿上；过道为施工人员从28米平台到过渡舱室内提供通道。

所述的气氛隔离主舱室是内腔与外界隔离的密闭舱室，包括密封筒体、手套I、环链固定装置、观察窗、密封环、拆卸检修工具和收集箱；密封筒体是两端带法兰的圆柱筒体，下端法兰面与密封环的端面连接固定，上端法兰面固定在过渡舱室上；密封筒体上以密封的方式布置有多组观察窗和手套I；环链固定装置用于在环链与减速箱之间分离后对环链进行固定，环链固定装置使用前挂置在密封筒体内；拆卸检修工具在不适用的时候挂置在密封筒体内；收集箱固定在密封筒体内。

所述的密封环为两个半圆弧形成的抱箍，形成大于控制棒驱动机构外轮廓的端面。

所述的环链固定装置是一根两端带限位螺母的支撑杆，当支撑杆穿过环链，两端由旋上限位螺母限制支撑杆，橡胶材料的限位螺母搁置在控制棒驱动机构储链筒上。

所述的过渡舱室是内腔与外界隔离的密闭舱室，包括吊耳A、起吊装置、主框架、温度压力监测装置、手套II、舱门I、上密封筒固定架、舱门Ⅱ和气体成分监测装置；主框架为过渡舱室的支撑主体，上密封筒固定架固定在主框架底部；过渡舱室带两个舱门，舱门I用于控制过渡舱室与外界直接的连通或隔离，舱门II用于控制过渡舱室与气氛隔离主舱室之间的连通或隔离；过渡舱室上设置有吊耳A和起吊装置；过渡舱室内设置有温度压力监测装置和气体成体监测装置；过渡舱室上设置有多套手套II。

所述的过道包括顶丝、栏杆和行走平台，顶丝为螺纹传动的顶紧结构，用于将过道顶紧固定在28米平台的凸台上，栏杆和行走平台为型钢焊接的结构件。

所述的检修平台为型钢焊接的伞型平台，分上下两层。

本实用新型所取得的有益效果为：

本实用新型通过类似手套箱操作的方式，施工人员在气氛隔离舱室外在线对气氛隔离舱室内的控制棒驱动机构进行初步解体，将控制棒驱动机构减速箱33拆卸转移至一回路环境以外，进行检修和更换。该种方法的检修过程中，施工人员无需进入氦气环境的舱室内，提高了检修过程中施工人员的安全性；另外每次只对一组控制棒驱动机构进行气氛隔离，隔离空间小，气体置换过程中使用的氦气量少，维修陈本低。

本实用新型能实现对高温气冷堆的控制棒驱动机构进行检修，可以有效地防止在驱动机构检修过程中一回路氦气的泄露及放射性石墨粉尘等物质的扩散，同时能阻挡杂质气体和异物进入一回路，最大程度地保持一回路氦气的纯度；本工艺提供的控制棒系统维修技术能安全有效的拆装24组控制棒驱动系统中任意1组；本实用新型能确保检修实施过程中施工人员无需进入氦气环境下进行操作，更高程度上保证人员安全；本实用新型能确保整个检修过程中，控制棒始终停留在堆芯内，不会提升在压力容器顶盖处，减小操作人员在检修过程中接受的辐射量；本实用新型只对一组控制棒驱动机构进行气氛隔离，气氛隔离空间小，气体置换过程中使用的氦气量少，成本低；本实用新型只有两个单独的舱室，气体置换过程流程简单，只需一套气体置换和检测系统。

附图说明

图1为检修设备布置示意图；

图2为气氛隔离主舱室结构示意图；

图3为环链固定装置结构示意图；

图4为过渡舱室结构示意图；

图5为过道结构示意图；

图6为检修对象控制棒驱动机构结构示意图；

图7为检修工艺流程图；

图中：01、24米检修平台；02、控制棒驱动机构；03、压力容器顶盖；1、气氛隔离主舱室；2、过渡舱室；3、过道；4、检修平台；5、密封筒体；6、手套I；7、环链36固定装置；8、观察窗；9、密封环；10、拆卸检修工具；11、收集箱；12、限位螺母；13、支撑杆；14、吊耳A；15、起吊装置；16、主框架；17、温度压力监测装置；18、手套II；19、舱门Ⅰ；20、上密封筒固定架；21、舱门Ⅱ；22、支腿；23、气体成分监测装置；24、顶丝；25、栏杆；26、行走平台；27、电气贯穿件；28、吊耳B；29、上密封筒；30、上密封筒固定螺栓；31、屏蔽密封筒；32、吊环螺钉；33、减速箱；34、减速箱固定螺钉；35、储链筒；36、环链；37、碟簧减震器；38、环链连接器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，本实用新型所述高温气冷堆控制棒驱动机构检修设备包括气氛隔离主舱室1、过渡舱室2、检修平台4和过道3；

气氛隔离主舱室1和过渡舱室2是两个内腔与外界隔离的密闭舱室，两者之间由一个可自动开闭的舱门Ⅱ21控制连通或隔离；

当要对控制棒驱动机构进行拆卸检修时，先将整套检修设备安装到位，打开两舱室之间的舱门Ⅱ21，将气氛隔离主舱室1和过渡舱室2内的气体置换为与一回路内相同的气体，此时即可打开一回路压力边界，在线对控制棒驱动机构进行解体；待拆卸下来的控制棒驱动机构减速箱33吊装至过渡舱室2后，可以远程控制关闭两舱室之间的舱门Ⅱ21，将过渡舱室2内的气体置换为空气，此时，人员可直接进出过渡舱室2对控制棒驱动机构减速箱33进行检修更换，或直接将减速箱33转运至过渡舱室2外进行检修或更换；对控制棒驱动机构进行安装时，反之。这样，整个检修过程中都保证一回路压力边界不被破坏。

对气氛隔离主舱室1内的控制棒驱动机构的在线解体或安装都是采用类似手套箱的形式，即操作人员在舱室外，通过气氛隔离主舱室1上固定的柔性橡胶手套I6对气氛隔离主舱室1内的驱动机构进行操作。这样整个维修过程中人员无需进出氦气环境，提高人员的安全性。

气氛隔离主舱室1主要为控制棒驱动机构的在线装拆提供气氛隔离屏蔽空间，避免杂质气体进入反应堆一回路，或造成一回路放射性气体泄漏至大气中；其上端通过螺钉固定在过渡舱室2上，下端通过密封环9与控制棒驱动机构屏蔽密封筒抱紧密封；过渡舱室2主要为拆卸或待安装的控制棒驱动机构减速箱33提供过渡，其与气氛隔离主舱室1配合，在减速箱33运出气氛隔离主舱室1后到回装至气氛隔离主舱室1前，由气氛隔离主舱室1密闭保证一回路压力边界，由过渡舱室2对减速箱33单独进行气氛置换，使其能进出过渡舱室2；过渡舱室2通过支腿22支撑固定在压力容器上封头上。

检修平台4用于为施工人员提供落脚点，以便观察气氛隔离主舱室1内情况或拆装气氛隔离主舱室1内的控制棒驱动机构；其固定在过渡舱室2的支腿22上；过道3用于为施工人员从28米平台到过渡舱室2内提供通道，其通过顶丝24固定在28米平台凸台上。

气氛隔离主舱室1是一个类似手套箱的筒体结构，包括密封筒体5、手套I6、环链固定装置7、密封环9、拆卸检修工具10和收集箱11，其整体结构如图2所示。

气氛隔离主舱室1的密封环9为两个半圆弧形成的抱箍，夹紧固定在控制棒驱动机构的屏蔽密封筒上或转向件上，形成大于控制棒驱动机构外轮廓的端面，方便密封筒体5从上至下的安装；

气氛隔离主舱室1的密封筒体5是一个两端带法兰的圆柱筒体，下端法兰面与密封环9端面螺钉连接固定，上端法兰面通过螺钉固定在过渡舱室2上；

气氛隔离主舱室1的密封环9与控制棒驱动机构屏蔽密封筒之间、密封环9与密封筒体之间以及密封筒体5与过渡舱室2之间的连接均有充分的密封手段，保证气氛隔离主舱室1和过渡舱室2内外气氛隔离；

气氛隔离主舱室1的密封筒体5上以密封的方式布置有多组观察窗8和手套I6，操作人员可以在密封筒体5外通过观察窗8监视密封筒体5内的情况，通过手套I6可以对密封筒体5内进行简单的操作；

气氛隔离主舱室1的环链固定装置7用于在环链36与减速箱33之间分离后对环链36进行固定，如图3所示，避免环链36在上端不受限制的情况下落入堆芯，其组成是一根两端带限位螺母12的支撑杆13，当支撑杆13穿过环链36，两端由旋上限位螺母12限制支撑杆13，避免环链36从支撑杆13上脱出；橡胶材料的限位螺母12搁置在控制棒驱动机构储链筒35上，在固定环链36的同时，避免压伤储链筒35；环链固定装置7使用前挂置在密封筒体5内；

气氛隔离主舱室1的拆卸检修工具10主要为拆卸连接螺栓的不同规格的扳手，其在不适用的时候直接挂置存放在密封筒体5内；收集箱11主要用于临时存放拆卸下来的螺栓等小零件，其固定在密封筒体5内；

过渡舱室2是一个密闭舱室，包括吊耳A14、起吊装置15、主框架16、温度压力监测装置17、手套II18、舱门Ⅰ19、上密封筒固定架20、舱门Ⅱ21、支腿22、气体成分监测装置23，整体布置如图4所示；

过渡舱室2带两个舱门，舱门Ⅰ19用于控制过渡舱室2与外界直接的连通或隔离，舱门II21用于控制过渡舱室2与气氛隔离主舱室1之间的连通或隔离，该舱门II21可通过电动、气动或液动控制其自动开关；两个舱门关闭后均具有良好的密封性；

过渡舱室2的吊耳A14用于整套设备的吊装，起吊装置15为检修装置内的简易行吊，用于在舱室内起吊控制棒驱动上密封筒29和减速箱33，主框架16为过渡舱室2的支撑主体；

过渡舱室2的温度压力监测装置17和气体成体监测装置23分别用于实时监测过渡舱室2内的温度压力和气体成分，保证检修过程的安全性；

过渡舱室2上也设置有多套手套II18，用于控制棒驱动机构上密封筒29吊装过程中装拆上密封筒上的吊钩28；上密封筒固定架20是一个圆柱筒体，固定在主框架16底部，用于临时存放解体下来的控制棒驱动机构上密封筒29；

过道3包括顶丝24、栏杆25和行走平台26，其结构如图5所示，其中顶丝24为螺纹传动的顶紧结构，用于将过道3顶紧固定在28米平台的凸台上，栏杆25和行走平台26为型钢焊接的结构件，为人员通行提供支撑和保护；

检修平台4为型钢焊接的伞型平台，分上下两层，为施工人员在气氛隔离主舱室1上全范围的操作和观察提供落脚点；其固定在过渡舱室2的支腿22上。

如图7所示，本实用新型所述基于人因工程的高温堆控制棒系统检修工艺包括以下步骤：

(1)高温气冷堆冷停堆后，通过氦净化系统对一回路系统进行调温、调压，将一回路压力和温度调整至常温常压状态，便于维修；

(2)对一回路的气体进行采样检测，并分析其成分，为后期维修工作提供环境接口；

(3)拆除压力容器顶盖上的保温层以及待检修控制棒驱动机构的电气贯穿件27等；

(4)安装气氛隔离主舱室1、过渡舱室2、过道3和检修平台4；

(5)关闭过渡舱室2的舱门Ⅰ19，打开舱门Ⅱ21，并将气氛隔离主舱室1和过渡舱室2内的空气置换为氦气；

(6)将起吊装置15的吊钩移动至驱动机构上密封筒29上方，施工人员通过24米检修平台上检修平台4，通过气氛隔离主舱室1上的手套I6和观察窗8，将起吊装置15的吊钩与驱动机构吊耳B28连接固定；

(7)通过气氛隔离主舱室1上的手套I6和观察窗8，使用拆卸检修工具10将驱动机构上密封筒固定螺栓30拆卸，并将拆卸下来的上密封筒固定螺栓30存放在收集箱11内；

(8)起吊上密封筒29，并将其吊装存放在过渡舱室2的上密封筒固定架20上，施工人员经过过道3从28米平台至过渡舱室2的舱门Ⅰ19旁，并通过手套II18将起吊装置15的吊钩从吊耳B28上卸下；

(9)移动起吊装置15的吊钩至驱动机构减速箱33上方，施工人员在检修平台4上，通过气氛隔离主舱室1上的手套I6和观察窗8，将起吊装置15的吊钩与吊环螺钉32连接固定；

(10)通过气氛隔离主舱室1上的手套I6和观察窗8，使用拆卸检修工具10将减速箱固定螺钉34拆卸，并将拆卸下来的减速箱固定螺钉34存放在收集箱11内；同时拆开环链36与碟簧减震器37之间的连接，此时环链36上端受环链连接器38和减速箱33的限制，不会随控制棒滑落至堆芯；

(11)通过起吊装置15起吊减速箱33一定高度，通过气氛隔离主舱室1上的手套I6和观察窗8，并将使气氛隔离主舱室1内的环链固定装置7穿过环链36固定好；

(12)通过气氛隔离主舱室1上的手套I6和观察窗8，使用拆卸检修工具10拆开环链连接器38，并将拆卸后的环链连接器38存放在收集箱11内，此时环链36上端受环链固定装置7和贮链筒35限制，不会随控制棒滑落至堆芯；

(13)通过气氛隔离主舱室1上的手套6和观察窗8将环链36拽出减速箱33以外，再通过起吊装置15将减速箱33吊装存放在过渡舱室2内；

(14)远程控制关闭舱门Ⅱ21，将过渡舱室2内的氦气置换为空气；此时可以打开舱门Ⅰ19，人员可直接进出过渡舱室2对控制棒驱动机构减速箱33进行检修或直接将减速箱33转运至舱室外；

(15)待检修完成后，将检修或更换好减速箱33存放在过渡舱室2内，并将起吊装置15的吊钩与吊环螺钉32连接固定；

(16)逆向操作上述(15)至(6)步，回装好控制棒驱动机构，并脱开起吊装置15的吊钩与其的连接；

(17)将过渡舱室2和气氛隔离主舱室1内的氦气置换为空气，拆除检修设备；

(18)回装该控制棒驱动机构的电气贯穿件，并对检修后的控制棒驱动机构进行检测，检验其性能是否满足使用要求；

(19)待控制棒驱动机构性能测试合格后，回装压力容器顶盖上部的保温层，并通过氦气净化系统对一回路中的氦气净化；

(20)净化后的气体经过取样检验合格后，重新起堆，完成控制棒的检修过程。

Claims (7)

1.一种基于人因工程的高温堆控制棒系统检修设备，其特征在于：包括气氛隔离主舱室、过渡舱室、检修平台和过道；气氛隔离主舱室与过渡舱室之间由可自动开闭的舱门Ⅱ控制连通或隔离；气氛隔离主舱室上端固定在过渡舱室上，下端通过密封环与控制棒驱动机构屏蔽密封筒抱紧密封；过渡舱室通过支腿支撑固定在压力容器上封头上；检修平台固定在支腿上；过道为施工人员从28米平台到过渡舱室内提供通道。

2.根据权利要求1所述的基于人因工程的高温堆控制棒系统检修设备，其特征在于：所述的气氛隔离主舱室是内腔与外界隔离的密闭舱室，包括密封筒体、手套I、环链固定装置、观察窗、密封环、拆卸检修工具和收集箱；密封筒体是两端带法兰的圆柱筒体，下端法兰面与密封环的端面连接固定，上端法兰面固定在过渡舱室上；密封筒体上以密封的方式布置有多组观察窗和手套I；环链固定装置用于在环链与减速箱之间分离后对环链进行固定，环链固定装置使用前挂置在密封筒体内；拆卸检修工具在不适用的时候挂置在密封筒体内；收集箱固定在密封筒体内。

3.根据权利要求2所述的基于人因工程的高温堆控制棒系统检修设备，其特征在于：所述的密封环为两个半圆弧形成的抱箍，形成大于控制棒驱动机构外轮廓的端面。

4.根据权利要求2所述的基于人因工程的高温堆控制棒系统检修设备，其特征在于：所述的环链固定装置是一根两端带限位螺母的支撑杆，当支撑杆穿过环链，两端由旋上限位螺母限制支撑杆，橡胶材料的限位螺母搁置在控制棒驱动机构储链筒上。

5.根据权利要求1所述的基于人因工程的高温堆控制棒系统检修设备，其特征在于：所述的过渡舱室是内腔与外界隔离的密闭舱室，包括吊耳A、起吊装置、主框架、温度压力监测装置、手套II、舱门I、上密封筒固定架、舱门Ⅱ和气体成分监测装置；主框架为过渡舱室的支撑主体，上密封筒固定架固定在主框架底部；过渡舱室带两个舱门，舱门I用于控制过渡舱室与外界直接的连通或隔离，舱门II用于控制过渡舱室与气氛隔离主舱室之间的连通或隔离；过渡舱室上设置有吊耳A和起吊装置；过渡舱室内设置有温度压力监测装置和气体成体监测装置；过渡舱室上设置有多套手套II。

6.根据权利要求1所述的基于人因工程的高温堆控制棒系统检修设备，其特征在于：所述的过道包括顶丝、栏杆和行走平台，顶丝为螺纹传动的顶紧结构，用于将过道顶紧固定在28米平台的凸台上，栏杆和行走平台为型钢焊接的结构件。

7.根据权利要求1所述的基于人因工程的高温堆控制棒系统检修设备，其特征在于：所述的检修平台为型钢焊接的伞型平台，分上下两层。