反應(yīng)堆壓力容器頂蓋支座屏蔽體設(shè)計(jì)

竇鵬程

摘 要：反應(yīng)堆壓力容器頂蓋支座屏蔽體（以下簡(jiǎn)稱屏蔽體）是核電站換料檢修時(shí)所使用的專用設(shè)備之一。屏蔽體主要有兩個(gè)方面的功能：一是屏蔽來自RVH下部的γ射線，以減少操作人員所接受的輻射劑量；二是支承（調(diào)整）固定RVH密封槽清洗機(jī)軌道同時(shí)為RVH檢查設(shè)備提供進(jìn)出通道。

關(guān)鍵詞：屏蔽體；支承；輻射劑量

中圖分類號(hào)： TL351.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2017）05-172-2

1 概述

反應(yīng)堆壓力容器（RPV）固定和包容堆芯及堆內(nèi)構(gòu)件，使核燃料的裂變反應(yīng)限制在一個(gè)密封的空間內(nèi)進(jìn)行。它和一回路管道共同組成高壓冷卻劑的壓力邊界，是防止放射性物質(zhì)外逸的第二道屏障之一。

反應(yīng)堆壓力容器由筒體和頂蓋兩部分組成[1]，材料采用Mn-Ni-Mo低合金鋼，其成份中C，Mn，Ni，Mo的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為≦0.25%，1.5%，0.4%-1.0%，0.6%，其余為Fe。容器內(nèi)壁堆焊一層厚度大于5mm的不銹鋼。

反應(yīng)堆壓力容器頂蓋由半球形頂蓋和上法蘭焊接而成。頂蓋也成半球形，在頂蓋上焊有三只吊耳、一根排氣管、61個(gè)控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)管座、4個(gè)熱電偶管座和控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通風(fēng)罩法蘭。

反應(yīng)堆壓力容器頂蓋支座屏蔽體（以下簡(jiǎn)稱屏蔽體）是核電站換料檢修時(shí)所使用的專用設(shè)備之一。它坐落在RX 廠房+4.65m平臺(tái)反應(yīng)堆容器頂蓋（以下簡(jiǎn)稱RVH）存放間里，屏蔽體中心的理論位置是支承RVH 的三個(gè)支座的導(dǎo)向桿所在圓的中心。

2 屏蔽體功能及結(jié)構(gòu)

2.1 屏蔽體功能

屏蔽體主要有兩個(gè)方面的功能：一是屏蔽來自RVH 下部的γ射線，以減少操作人員所接受的輻射劑量；二是支承（調(diào)整）固定RVH密封槽清洗機(jī)軌道同時(shí)為RVH檢查設(shè)備提供進(jìn)出通道。

屏蔽體使用環(huán)境條件如下：

溫度：0～50℃；

相對(duì)濕度≤95%；

壓力：0.9602-1.060bar；

放射性水平≤20mSv/h；

質(zhì)保等級(jí)： Q3。

2.2 屏蔽體結(jié)構(gòu)及尺寸

屏蔽體的結(jié)構(gòu)主要包括左環(huán)、右環(huán)、大門、小門、軌道支承、地腳等。左環(huán)、右環(huán)是屏蔽體的主體（如圖1），它和門梁、大門、小門拼接構(gòu)成一個(gè)封閉的環(huán)形體。

左環(huán)、右環(huán)均采用HT200鑄造成型。其中一個(gè)接頭，兩環(huán)體采用搭接方式（搭接部分厚度均為全厚的1/2）通過4個(gè)螺栓和兩個(gè)的圓柱銷聯(lián)接固定，如圖2。在左環(huán)和右環(huán)上約三分之二高度處沿圓周方向設(shè)有3個(gè)徑向通孔，供吊運(yùn)環(huán)體時(shí)使用。三個(gè)孔的中心構(gòu)成一個(gè)三角形，環(huán)體的重心落在該三角形內(nèi)，并且距離靠近環(huán)體兩端的兩孔的中心的連線很近。這樣，既保證了單獨(dú)吊運(yùn)左、右環(huán)時(shí)環(huán)體保持平衡（不翻轉(zhuǎn)），又保證了拼裝后采用緊鄰兩接頭的四個(gè)孔起吊時(shí)整體受力比較均勻?，F(xiàn)場(chǎng)吊裝完畢后，用6個(gè)圓柱塞堵上孔道。另一個(gè)接頭處，設(shè)一可開關(guān)的大門，便于檢修設(shè)備出入。

屏蔽體上的大門和小門是為了滿足RVH 檢查設(shè)備的要求而設(shè)置的。大門是檢查設(shè)備進(jìn)出的通道（如圖3），小門是設(shè)備電纜的通道；大門和小門的下邊緣距地面均留有間隙，便于門的開關(guān)。大門上有插銷，同時(shí)插銷柄兼作手柄。大門通過兩個(gè)門耳和門軸與左環(huán)聯(lián)接；小門通過合頁與大門聯(lián)接，其上也有插銷。

屏蔽體周圍共設(shè)有23 根RVH密封槽清洗機(jī)軌道的支承桿。由于RVH 密封槽清洗機(jī)軌道由3 段拼接而成（其中兩段較長(zhǎng)的軌道焊接在一起，一段較短的軌道用螺釘與另兩段聯(lián)接，可拆卸）在較短的那一段軌道的兩端接頭處有兩個(gè)卡口，因此為了適應(yīng)軌道接頭和卡口以及環(huán)體接頭和大門的位置要求，支承桿沿圓周方向不是完全均勻分布，而是在首先滿足軌道兩卡口和大門的位置要求下，盡量均勻布置的。支承桿在高度方向有調(diào)節(jié)能力（如圖4），在直徑方向單邊也有調(diào)節(jié)能力，以滿足RVH 密封槽清洗機(jī)對(duì)軌道安裝的要求。同時(shí)，支承桿上還設(shè)有在軌道調(diào)定后鎖緊軌道的裝置。

環(huán)體下部總共設(shè)有6個(gè)地腳螺栓，以便將屏蔽體安裝就位后固定在地板上，

2.3 屏蔽厚度計(jì)算

屏蔽體屬非受力構(gòu)件，因此不需要進(jìn)行機(jī)械性能方面的計(jì)算。

屏蔽體的主要目的就是屏蔽來自RVH 下部的γ輻射，因此必須校核屏蔽體的屏蔽厚度，以保證具有足夠的屏蔽能力。

原屏蔽體采用厚鋼板包殼澆灌厚混凝土作屏蔽層，據(jù)此可換算出采用灰鑄鐵作屏蔽層時(shí)所需的屏蔽厚度。鋼板密度取7.8×103kg/m3，灰鑄鐵密度取7.0×103kg/m3，混凝土密度為1.8-2.45×103kg/m3，保守選取其密度為2.45×103kg/m3，按照密度與厚度之乘積相等具有同等屏蔽能力的原則，換算出具有原屏蔽體同等屏蔽能力所需灰鑄鐵的厚度L=76.1（mm）

現(xiàn)屏蔽體厚度為130mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所需厚度；門的厚度為80mm，也超過了所需厚度，可見現(xiàn)屏蔽體的屏蔽能力是足夠的。

改進(jìn)后物項(xiàng)的功能和性能如下：

①混凝土對(duì)γ射線的半減弱厚度為50mm，鐵的半減弱厚度為15mm；

②原混凝土屏蔽體厚度為200mm，新的鑄鐵屏蔽體厚度為130mm，徑向屏蔽效果比原屏蔽體好。

3 結(jié)束語

采用鑄鐵屏蔽體取代原鐵皮混凝土屏蔽體，其優(yōu)點(diǎn)是：

①便于保證制造和安裝精度；

②鑄鐵比混凝土具有更好的屏蔽性能，可以適當(dāng)?shù)臏p少屏蔽體的厚度，為清洗小車留存足夠的活動(dòng)空間；

③同時(shí)增加了頂蓋密封槽清洗小車支承的調(diào)整和固定裝置。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 廣東核電培訓(xùn)中心.900MW壓水堆核電站系統(tǒng)與設(shè)備（上冊(cè)）[M].北京：原子能出版社，2007.