反應(yīng)堆頂蓋吊具支撐工具的開發(fā)與應(yīng)用

胡建強(qiáng)

（中廣核核電運(yùn)營有限公司，廣東 深圳518124）

1 引言

反應(yīng)堆壓力容器由筒體和頂蓋組成，固定和包容堆芯和堆內(nèi)構(gòu)件，是一回路高壓冷卻劑的壓力邊界，是防止放射性物質(zhì)釋放的第二道屏障的重要組成，重要性極高。核電廠每次大修期間，需將反應(yīng)堆頂蓋打開并吊離，以便完成反應(yīng)堆燃料更換工作。反應(yīng)堆頂蓋吊具重約4t，直徑約4m，用于反應(yīng)堆頂蓋（重約120t）吊裝，與其吊點(diǎn)的連接及拆除相對不便。故每次頂蓋吊具的安裝拆除及運(yùn)輸過程會耗費(fèi)大量時間并伴隨安全風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)頂蓋吊具長期使用情況分析，該吊裝過程中主要有以下問題：①拆裝及吊運(yùn)工作時間長。反應(yīng)堆頂蓋吊具需要多次拆裝或在反應(yīng)堆頂蓋與頂蓋吊具存放場地之間來回吊運(yùn)，由于反應(yīng)堆頂蓋吊具體積大、重量重，不方便拆裝且來回吊運(yùn)會花費(fèi)較長時間，若設(shè)計(jì)使用專用工具，有效縮短反應(yīng)堆頂蓋吊具的吊運(yùn)距離或減少拆裝次數(shù)，就能大大縮短大修工期，進(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)效益。②使用風(fēng)險(xiǎn)大。由于該專用吊具與反應(yīng)堆頂蓋的連接與拆除操作需要工作人員在10m 高處使用其他工具完成，這個過程會伴隨人員墜落、落物打擊及人員/設(shè)備碰傷的風(fēng)險(xiǎn)，如能設(shè)計(jì)使用專用工具，減少拆裝次數(shù)，將為現(xiàn)場工作安全帶來極大的益處。故本文設(shè)計(jì)了一套頂蓋吊具支撐工具，以期解決以上兩個問題。

2 設(shè)計(jì)要求及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 設(shè)計(jì)要求

頂蓋吊具支撐工具應(yīng)滿足以下要求：①能減少大修期間頂蓋吊具的拆裝次數(shù)，節(jié)省大修工期。②能降低現(xiàn)有吊裝操作的安全風(fēng)險(xiǎn)，避免造成人員及其他設(shè)備的安全風(fēng)險(xiǎn)。③方便使用，能實(shí)現(xiàn)單人手動安裝吊具支撐裝置。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)以上設(shè)計(jì)要求，需解決以下關(guān)鍵技術(shù)：①小型化、輕量化，該支撐工具應(yīng)設(shè)計(jì)為小型組合體，每個部件均為小型部件，便于單人組裝及使用。②支撐固定技術(shù)，由于該工具用于4t 頂蓋吊具的支撐及臨時存放，須保證存放期間頂蓋吊具能可靠固定，不晃動或墜落，否則會產(chǎn)生設(shè)備損傷等嚴(yán)重的安全后果。③安裝拆除的便利性設(shè)計(jì)，支撐工具的安裝拆除無需使用額外工具。

3 設(shè)計(jì)方案

3.1 總體方案

根據(jù)設(shè)計(jì)要求及頂蓋吊具與頂蓋吊點(diǎn)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，頂蓋吊具支撐工具應(yīng)為頂蓋吊具提供一個簡單易用的、可靠的臨時放置條件，從而縮短大修工期并降低工作風(fēng)險(xiǎn)，最終解決現(xiàn)有問題。頂蓋吊具原固定方式如圖1所示。

圖1 頂蓋吊具原始固定方式

在盡量不改變頂蓋吊具及其吊點(diǎn)的前提下，考慮利用現(xiàn)有的頂蓋吊點(diǎn)通過設(shè)計(jì)小型支撐工具與現(xiàn)有頂蓋吊點(diǎn)連接，進(jìn)而為頂蓋吊具提供臨時放置平臺。由于頂蓋吊點(diǎn)為頂蓋圓周均勻布置的3 個點(diǎn)，在這3 個吊點(diǎn)處安裝支撐即可保證頂蓋吊具臨時放置的穩(wěn)定性。根據(jù)以上分析及設(shè)備的布局及接口尺寸[1-2]，設(shè)計(jì)的支撐工具總體方案如圖2所示。

圖2 支撐工具總體方案圖

反應(yīng)堆頂蓋吊具支撐工具包括3 個支撐單元，每個支撐單元包括支撐件、承壓板、限位件及導(dǎo)向板各1 個。3 個支撐單元分別安裝到3 個吊點(diǎn)上，以對頂蓋吊具形成平穩(wěn)支撐，端部設(shè)置的導(dǎo)向板，可防止頂蓋吊具平面竄動。

3.2 支撐單元方案

如圖3所示，支撐件呈平板狀，支撐件上設(shè)有與吊點(diǎn)連接孔對應(yīng)的鉸接孔，吊點(diǎn)上設(shè)有穿設(shè)在吊點(diǎn)連接孔和鉸接孔之間的銷軸，以實(shí)現(xiàn)支撐件在其中1 個吊點(diǎn)上的拆卸及安裝。同時，鉸接孔與銷軸間隙配合以方便支撐件安裝到銷軸上。

結(jié)合圖3及圖4所示，支撐件通過鉸接孔與吊點(diǎn)可轉(zhuǎn)動地連接，以使支撐件在靠近頂蓋中心一側(cè)（見圖3）和遠(yuǎn)離頂蓋中心一側(cè)（見圖4）之間來回翻轉(zhuǎn)?？煞D(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是為了能配合頂蓋吊具的位置及高度調(diào)整，方便支撐件的安裝及使用。

支撐件上設(shè)有側(cè)向貫穿支撐件的長形提孔，以供單人手動操作支撐件翻轉(zhuǎn)。

支撐件的上側(cè)用于支撐吊具的位置設(shè)置可拆卸的承壓板，當(dāng)支撐件在位置A 時（見圖4），承壓板對放下的吊具進(jìn)行支撐，以減少吊具對支撐件的損傷。當(dāng)承壓板受到損傷后，可只更換承壓板即可，避免更換支撐件。

圖3 支撐單元收起狀態(tài)

圖4 支撐單元使用狀態(tài)

限位件為一“凸”字形構(gòu)件，使用螺栓固定在支撐件下側(cè)，其中間突出結(jié)構(gòu)可對應(yīng)嵌入吊點(diǎn)開槽位置，兩端卡住吊點(diǎn)側(cè)邊以將支撐件限位在位置A。

導(dǎo)向板設(shè)置在支撐件上并向上伸出且其上端向遠(yuǎn)離頂蓋中心一側(cè)傾斜，以在吊具下降過程中將吊具導(dǎo)向到承壓板上，防止吊具偏移到支撐單元以外的區(qū)域。另外，由于導(dǎo)向板為斜面，可限制頂蓋吊具在平面內(nèi)的竄動，保證頂蓋吊具在臨時存放期間的安全。導(dǎo)向板使用螺栓固定在支撐件上，以便在多次使用受到損壞時進(jìn)行更換。

3 個支撐單元分別設(shè)置在3 個吊點(diǎn)上，3 個導(dǎo)向板共同限定了承受吊具的承壓區(qū)域，3 個承壓板形成了對吊具的承壓面。

4 使用過程

下面結(jié)合圖3及圖4，對該反應(yīng)堆頂蓋吊具支撐工具的應(yīng)用過程進(jìn)行說明：①當(dāng)對反應(yīng)堆頂蓋吊具進(jìn)行臨時放置時，首先將3 個支撐件通過銷軸安裝到吊點(diǎn)上。②在吊具到達(dá)臨時存放位之前，將3 個支撐單元分別轉(zhuǎn)到靠近頂蓋中心一側(cè)的位置B。③當(dāng)?shù)蹙呓咏⒏哂谥螁卧獣r，將支撐單元翻轉(zhuǎn)到遠(yuǎn)離頂蓋中心一側(cè)的位置A。繼續(xù)下降吊具到合適高度時調(diào)整吊具位置，讓導(dǎo)向板將吊具導(dǎo)向到承壓板形成的承壓面上。吊具放到承壓板后，吊車即可與吊具分離，即完成了吊具的臨時放置。④當(dāng)需再次使用吊具時，僅需用吊車將吊具吊起，再將支撐單元翻轉(zhuǎn)到靠近頂蓋中心一側(cè)的位置B 即可。

5 結(jié)論

頂蓋吊具支撐工具具有組裝簡單、安裝拆除方便、可單人不使用其他工具手工操作的優(yōu)點(diǎn)。該工具的設(shè)計(jì)使頂蓋吊具的臨時放置成為可能，避免耗時費(fèi)力的存放方式，同時由于單人手工完成操作，也大大降低了落物等安全風(fēng)險(xiǎn)概率。

該專用工具已在大亞灣、紅沿河、寧德等多個核電基地的大修現(xiàn)場成功使用，已成為大修現(xiàn)場必備的專用工具。