反應堆頂蓋吊具支撐工具的開發(fā)與應用

胡建強

【摘 要】在核電廠每次大修中，反應堆頂蓋吊具需要多次拆裝及吊運，增加了大修工作時間、工作量及工作風險。針對上述情況，論文設計了頂蓋吊具支撐工具，闡述了該支撐工具的設計要求，詳細描述設計方案、結構形式及使用過程。該裝置成功解決了上述問題，已在多個基地的大修中得到應用。

【Abstract】During each major overhaul of a nuclear power plant， the reactor top cover lifting gear needs to be disassembled and carried several times， increasing the working hours， workload and work risks of the overhaul. In view of the above situation， this paper designs the support tool of top cover lifting gear， and expounds the design requirements of the support tool， and describes the design scheme， structural form and application process in detail. The device has successfully solved the above problems and has been used in major repairs at several bases.

【關鍵詞】反應堆;壓力容器;頂蓋吊具;支撐

【Keywords】reactor; pressure vessel; top cover lifting gear; support

【中圖分類號】TM623? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2019）08-0185-02

1 引言

反應堆壓力容器由筒體和頂蓋組成，固定和包容堆芯和堆內(nèi)構件，是一回路高壓冷卻劑的壓力邊界，是防止放射性物質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，需將反應堆頂蓋打開并吊離，以便完成反應堆燃料更換工作。反應堆頂蓋吊具重約4t，直徑約4m，用于反應堆頂蓋（重約120t）吊裝，與其吊點的連接及拆除相對不便。故每次頂蓋吊具的安裝拆除及運輸過程會耗費大量時間并伴隨安全風險。

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拆裝及吊運工作時間長。反應堆頂蓋吊具需要多次拆裝或在反應堆頂蓋與頂蓋吊具存放場地之間來回吊運，由于反應堆頂蓋吊具體積大、重量重，不方便拆裝且來回吊運會花費較長時間，若設計使用專用工具，有效縮短反應堆頂蓋吊具的吊運距離或減少拆裝次數(shù)，就能大大縮短大修工期，進而提高經(jīng)濟效益。②使用風險大。由于該專用吊具與反應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/設備碰傷的風險，如能設計使用專用工具，減少拆裝次數(shù)，將為現(xiàn)場工作安全帶來極大的益處。故本文設計了一套頂蓋吊具支撐工具，以期解決以上兩個問題。

2 設計要求及關鍵技術

2.1 設計要求

頂蓋吊具支撐工具應滿足以下要求：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險，避免造成人員及其他設備的安全風險。③方便使用，能實現(xiàn)單人手動安裝吊具支撐裝置。

2.2 關鍵技術

根據(jù)以上設計要求，需解決以下關鍵技術：①小型化、輕量化，該支撐工具應設計為小型組合體，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，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)生設備損傷等嚴重的安全后果。③安裝拆除的便利性設計，支撐工具的安裝拆除無需使用額外工具。

3 設計方案

3.1 總體方案

根據(jù)設計要求及頂蓋吊具與頂蓋吊點的結構特點，頂蓋吊具支撐工具應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險，最終解決現(xiàn)有問題。頂蓋吊具原固定方式如圖1所示。

在盡量不改變頂蓋吊具及其吊點的前提下，考慮利用現(xiàn)有的頂蓋吊點通過設計小型支撐工具與現(xiàn)有頂蓋吊點連接，進而為頂蓋吊具提供臨時放置平臺。由于頂蓋吊點為頂蓋圓周均勻布置的3個點，在這3個吊點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)以上分析及設備的布局及接口尺寸[1-2]，設計的支撐工具總體方案如圖2所示。

反應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、限位件及導向板各1個。3個支撐單元分別安裝到3個吊點上，以對頂蓋吊具形成平穩(wěn)支撐，端部設置的導向板，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，支撐件上設有與吊點連接孔對應的鉸接孔，吊點上設有穿設在吊點連接孔和鉸接孔之間的銷軸，以實現(xiàn)支撐件在其中1個吊點上的拆卸及安裝。同時，鉸接孔與銷軸間隙配合以方便支撐件安裝到銷軸上。

結合圖3及圖4所示，支撐件通過鉸接孔與吊點可轉動地連接，以使支撐件在靠近頂蓋中心一側（見圖3）和遠離頂蓋中心一側（見圖4）之間來回翻轉?？煞D的結構設計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。

支撐件上設有側向貫穿支撐件的長形提孔，以供單人手動操作支撐件翻轉。

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

限位件為一“凸”字形構件，使用螺栓固定在支撐件下側，其中間突出結構可對應嵌入吊點開槽位置，兩端卡住吊點側邊以將支撐件限位在位置A。

導向板設置在支撐件上并向上伸出且其上端向遠離頂蓋中心一側傾斜，以在吊具下降過程中將吊具導向到承壓板上，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行更換。

3個支撐單元分別設置在3個吊點上，3個導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

下面結合圖3及圖4，對該反應堆頂蓋吊具支撐工具的應用過程進行說明：①當對反應堆頂蓋吊具進行臨時放置時，首先將3個支撐件通過銷軸安裝到吊點上。②在吊具到達臨時存放位之前，將3個支撐單元分別轉到靠近頂蓋中心一側的位置B。③當?shù)蹙呓咏⒏哂谥螁卧獣r，將支撐單元翻轉到遠離頂蓋中心一側的位置A。繼續(xù)下降吊具到合適高度時調(diào)整吊具位置，讓導向板將吊具導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，再將支撐單元翻轉到靠近頂蓋中心一側的位置B即可。

5 結論

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。該工具的設計使頂蓋吊具的臨時放置成為可能，避免耗時費力的存放方式，同時由于單人手工完成操作，也大大降低了落物等安全風險概率。

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。