AP1000核電廠燃料轉(zhuǎn)運(yùn)通道安裝要點(diǎn)淺談

【摘 要】在AP1000核電站建設(shè)中，作為核電廠燃料進(jìn)出的通道，由翻轉(zhuǎn)機(jī)、轉(zhuǎn)運(yùn)軌道、轉(zhuǎn)運(yùn)管道、各種閥門和電氣設(shè)備組成的燃料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的設(shè)備基礎(chǔ)處理和安裝工作精度要求非常高。本文就燃料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)安裝過程中所涉及的設(shè)備系統(tǒng)安裝要點(diǎn)和難點(diǎn)工作做一次分析。

【關(guān)鍵詞】AP1000；燃料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)；FTS

作為我國(guó)引進(jìn)的美國(guó)西屋公司開發(fā)的第三代核電站AP1000技術(shù)，三門、海陽(yáng)兩個(gè)核電廠址正在進(jìn)行共4臺(tái)機(jī)組的建造工作。我國(guó)的核電企業(yè)應(yīng)積極吸收美國(guó)西屋公司在設(shè)計(jì)AP1000核電站方面的一些先進(jìn)理念，比如模塊化施工、DP點(diǎn)的應(yīng)用，開頂施工法，安裝與結(jié)構(gòu)并行施工等。筆者擁有三門、海陽(yáng)核電站的機(jī)械設(shè)備與結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的多年的建設(shè)管理經(jīng)驗(yàn)，在施工管理過程中，對(duì)模塊化施工感受頗深。但是本文就截取模塊施工中一個(gè)極為重要的系統(tǒng)-燃料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的安裝要點(diǎn)，做簡(jiǎn)單的分析。

1.燃料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)介紹

燃料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)英文為Fuel Transfer System，簡(jiǎn)寫FTS。燃料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)承擔(dān)著核島燃料運(yùn)輸?shù)墓ぷ?，作為核電廠燃料進(jìn)出安全殼廠房和輔助廠房的通道機(jī)構(gòu)，燃料轉(zhuǎn)運(yùn)軌道穿過換料水池房間、屏蔽墻和CA20模塊12564房間區(qū)域，基礎(chǔ)支撐底板標(biāo)高98’1”，軌道總長(zhǎng)度約23米。燃料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)主要機(jī)械機(jī)構(gòu)包括兩條燃料轉(zhuǎn)運(yùn)軌道（總共4段，輔助廠房側(cè)2段，安全殼廠房1段，燃料轉(zhuǎn)運(yùn)管內(nèi)1段）、燃料翻轉(zhuǎn)機(jī)（2部，分別位于11504房間和12564房間），手動(dòng)閥門系統(tǒng)（1個(gè)組件），燃料轉(zhuǎn)運(yùn)管（1個(gè)組件，主要包括管道、管內(nèi)軌道）、軌道支撐及預(yù)埋板（8塊），由于軌道在燃料轉(zhuǎn)運(yùn)過程中承擔(dān)動(dòng)載荷，安裝精度要求較高。

2.燃料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)安裝邏輯施工分析

作為橫跨AP1000兩個(gè)最大結(jié)構(gòu)模塊內(nèi)房間的燃料轉(zhuǎn)運(yùn)通道，在FTS本體安裝之前需要進(jìn)行以下基礎(chǔ)施工以及貫穿件的安裝。

（1）8個(gè)預(yù)埋板的安裝工作。它們分布在12564房間和12504房間，依次為5塊、3塊。等待11504房間和12564房間樓板混凝土澆筑時(shí)預(yù)埋在混凝土內(nèi)。由于混凝土澆筑后預(yù)埋板標(biāo)高固定，所以在其上兩個(gè)房間混凝土澆筑前就應(yīng)該提早進(jìn)行安裝。

（2）房間鋼覆面安裝工作。作為存放和轉(zhuǎn)運(yùn)燃料組件的房間，鋼覆面的主要用于屏蔽燃料組件放射性水的滲透屏蔽和滲透收集功能。鋼覆面的安裝厚度在12.7mm，采用四個(gè)規(guī)則鋼板對(duì)接全熔透焊接，焊縫下部存在混凝土澆筑前安裝好的泄漏槽和泄漏槽管道，用以收集焊縫滲透的放射性水。

（3）穿越CA01模塊和屏蔽墻的兩個(gè)貫穿件安裝。由于上述貫穿件需要承載燃料轉(zhuǎn)運(yùn)管組件，為了滿足燃料轉(zhuǎn)運(yùn)管高精度安裝要求，上述兩個(gè)貫穿件安裝精度要求同樣很高，二者中心應(yīng)在同一條軸線上，同心度安裝精度約±3.2mm，位置偏差同樣是±3.2mm。

（4）燃料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)本體設(shè)備的安裝工作。上述所有基礎(chǔ)以及貫穿件在模塊尾項(xiàng)處理中施工完畢后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)燃料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)設(shè)備組件到貨情況，可以有序組織施工。在對(duì)燃料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)設(shè)備實(shí)際安裝過程中，要遵循從下往上，先結(jié)構(gòu)后設(shè)備，先隱蔽區(qū)域后敞開區(qū)域的安裝原則，燃料轉(zhuǎn)運(yùn)通道的施工邏輯如下：燃料轉(zhuǎn)運(yùn)軌道支撐安裝及調(diào)節(jié)→燃料轉(zhuǎn)運(yùn)管組件就位及調(diào)節(jié)固定→手動(dòng)閥門組件安裝→安全殼廠房側(cè)和輔助廠房側(cè)共3段軌道就位及調(diào)節(jié)固定→2部燃料翻轉(zhuǎn)機(jī)及電氣組件的安裝調(diào)節(jié)。以上施工順序并不存在絕對(duì)邏輯，可能在燃料轉(zhuǎn)運(yùn)管安裝過程中，調(diào)節(jié)燃料轉(zhuǎn)運(yùn)軌道的標(biāo)高，以配合燃料轉(zhuǎn)運(yùn)管內(nèi)部軌道的整體平面度和水平度的要求。

3.燃料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)本體設(shè)備安裝

（1）燃料轉(zhuǎn)運(yùn)管的安裝。燃料轉(zhuǎn)運(yùn)管內(nèi)軌道已經(jīng)在燃料轉(zhuǎn)運(yùn)管到貨前在制造廠內(nèi)安裝完畢，形成獨(dú)立的燃料轉(zhuǎn)運(yùn)管道組件，所以在安裝過程中只需要對(duì)管道組件進(jìn)行安裝施工。燃料轉(zhuǎn)運(yùn)管組件穿過CA01模塊和屏蔽墻的兩個(gè)貫穿件，內(nèi)部主要由彈性支撐、膨脹節(jié)組件進(jìn)行固定，通過法蘭盤和手動(dòng)閥門組件進(jìn)行連接。燃料轉(zhuǎn)運(yùn)管內(nèi)部軌道兩端水平度偏差要求小于1mm，內(nèi)部軌道和安全殼側(cè)以及輔助廠房側(cè)軌道水平度偏差要求小于1mm。

（2）手動(dòng)閥門安裝。手動(dòng)閥門作為燃料轉(zhuǎn)運(yùn)管的密封設(shè)備，其基礎(chǔ)坐落在預(yù)埋板上，由具有水平和垂直調(diào)節(jié)的彈性支撐進(jìn)行固定。此閥門上部存在遠(yuǎn)程控制機(jī)構(gòu)組件，可以遠(yuǎn)程遙控閥門的閉合，以滿足在燃料組件進(jìn)出的需要。

（3）燃料轉(zhuǎn)運(yùn)軌道支撐、軌道的安裝及調(diào)節(jié)。2條燃料轉(zhuǎn)運(yùn)軌道總長(zhǎng)度約23米，總共4段，輔助廠房側(cè)2段，安全殼廠房1段，燃料轉(zhuǎn)運(yùn)管內(nèi)1段。燃料轉(zhuǎn)運(yùn)軌道輔助廠房側(cè)和安全殼側(cè)軌道有8根支撐，坐落在預(yù)埋板上。由于預(yù)埋板在安裝過程選用的基準(zhǔn)點(diǎn)不同，在加上CA20、CA01模塊就位過程中的誤差，可能導(dǎo)致軌道安裝標(biāo)高存在偏差，如果存在此種情況，可通過支撐下部墊鐵進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是調(diào)節(jié)量不得大于25.4mm。軌道兩端水平度偏差要求小于1mm，與燃料轉(zhuǎn)運(yùn)管內(nèi)部軌道水平度偏差要求小于1mm。燃料轉(zhuǎn)運(yùn)軌道安裝調(diào)節(jié)過程中要配合轉(zhuǎn)運(yùn)管的安裝，以使二者同在一個(gè)水平面上，盡量減小二者存在的安裝誤差。

（4）燃料翻轉(zhuǎn)機(jī)的安裝。2臺(tái)燃料翻轉(zhuǎn)機(jī)及附屬組件分別位于11504房間和11564房間的燃料轉(zhuǎn)運(yùn)軌道上。上部空間吊車垂直下方燃料組件到燃料翻轉(zhuǎn)機(jī)內(nèi)，燃料翻轉(zhuǎn)機(jī)通過反轉(zhuǎn)，燃料組件反轉(zhuǎn)到水平方向，然后可以沿著轉(zhuǎn)運(yùn)軌道移動(dòng)到另外一個(gè)房間。翻轉(zhuǎn)機(jī)安裝要求取決于燃料轉(zhuǎn)運(yùn)軌道的安裝精度。

（5）燃料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備組件安裝完畢后，需要對(duì)系統(tǒng)整體做一次性能試驗(yàn)，以驗(yàn)證翻轉(zhuǎn)機(jī)的翻轉(zhuǎn)性能，轉(zhuǎn)運(yùn)通道運(yùn)轉(zhuǎn)的平衡性，遠(yuǎn)程控制閥門的開合靈敏度。

4.燃料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)本體設(shè)備安裝基準(zhǔn)點(diǎn)的選擇

在AP1000核電廠建造過程中，用于設(shè)備定位的坐標(biāo)有模塊本體上的DP點(diǎn)定位，以及核島坐標(biāo)定位。DP點(diǎn)定位主要用于模塊組裝過程中子模塊之間尺寸的確定，提高子模塊組裝質(zhì)量控制要求，在模塊吊裝到核島后，DP點(diǎn)是有利于測(cè)量是否滿足核島坐標(biāo)要求，同時(shí)容易監(jiān)控大型模塊在吊裝就位后是否發(fā)生變形。核島坐標(biāo)以核島內(nèi)某一點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，分配給核島立體空間里任意一點(diǎn)以三維坐標(biāo)。

燃料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)由于眾多的基礎(chǔ)埋件以及貫穿件在實(shí)際施工過程中參照坐標(biāo)不同，導(dǎo)致系統(tǒng)各個(gè)部件精度要求難以協(xié)調(diào)。筆者在此建議，拋開CA01模塊、CA20模塊就位后的偏差，如果在安裝穿越CA01模塊和屏蔽墻的兩個(gè)貫穿件精度較高，且同心度精度很高，可以通過貫穿件的軸心進(jìn)行投影反射點(diǎn)到CA20單面墻體上，來確定12564房間的施工基準(zhǔn)點(diǎn)，用以指導(dǎo)12564房間的預(yù)埋板、支撐、軌道的安裝。同理通過貫穿件的軸心延長(zhǎng)線上點(diǎn)坐標(biāo)，用以指導(dǎo)12504房間基礎(chǔ)預(yù)埋板、支撐、軌道的安裝。這樣可以統(tǒng)一基準(zhǔn)點(diǎn)，屏蔽累積安裝誤差，對(duì)于在安裝過程中滿足燃料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備安裝精度要求有極大的幫助作用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]APP-GW-GEP-001.Technical and Administrative Requirements for Engineering Services for the AP1000 Nuclear Power Plant.

[2]APP-FH05-Z0-001 AP1000 Fuel Transfer System Design Specification.

[3]Westinghouse Nuclear Fuel Division Specification F-5 AP1000， “Instructions，Precautions， and Limitations for Handling New and Partially Spent AP1000 Fuel Assemblies.