VVER-1000型壓水堆核電站堆芯捕集器安裝質(zhì)量控制

徐野男 李永華

中核工程咨詢有限公司 北京 100000

1 堆芯捕集器工作原理

堆芯捕集器的工作狀態(tài)是在壓力容器發(fā)生熔化、或壓力容器底板發(fā)生破裂時，此時從熔融堆芯噴射出來的高溫放射性熔渣可能會導(dǎo)致以下現(xiàn)象發(fā)生：（1）破壞壓力容器周圍的干保護和反應(yīng)堆豎井混凝土結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致反應(yīng)堆豎井存在倒塌的可能；（2）因熔渣的作用，堆芯墻體會產(chǎn)生大量的水蒸氣和氫氣，氫氣的來源是熔渣內(nèi)含有大量金屬鋯，在高溫下與水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生。兩種氣體混合后，隨著堆腔壓力的極具增高會發(fā)生爆炸的可能性，同時也會使放射性物質(zhì)隨著氣體的揮發(fā)而逐步擴散。堆芯捕集器的主要設(shè)計特點是保證熔渣被吸收、冷卻、以晶體狀態(tài)完全融化在捕集器內(nèi)，確保堆芯乃至整個核電站的安全。

堆芯捕集器按照功能大體由四部分組成，從上至下沿壓力容器至反應(yīng)堆豎井底部縱向排列。分別為：下板、通風(fēng)集管、帶填充物的吊籃、段式熱交換器[1]。

2 工程概況

堆芯捕集器安裝于反應(yīng)堆豎井內(nèi)標高+6.2m碳鋼底板，施工順序為：段式熱交換器安裝、吊填充物吊籃安裝、通風(fēng)系統(tǒng)、下部板及附件的安裝，設(shè)備安裝后整體重量約345t。

3 施工過程中檢查

3.1 安全保證措施檢查

檢查堆芯支撐桁架區(qū)域是否敷設(shè)鋪設(shè)安全網(wǎng)，防止物體高空墜落傷害底部施工人員；檢查+34.1m豎井俄共埋件周圍是否搭設(shè)防護欄桿并粘貼警示標識，防止交叉施工時物體墜落；檢查捕集器工作區(qū)內(nèi)是否敷設(shè)排煙塵措施、工作區(qū)內(nèi)施工人員數(shù)量盡量≤5人；

3.2 設(shè)備組件吊裝運輸檢查

檢查設(shè)備組件吊裝運輸過程中的路徑通暢性、吊索具掛設(shè)是否符合要求。

3.3 段式熱交換器安裝檢查

段式熱交換器的預(yù)組裝檢查。熱交換器組裝前，檢查場地放線、劃線及組裝工序是否符合程序要求，熱交換器吊裝就位固定及調(diào)整后，檢查間隙、半徑、和垂直度。段式熱交換器的安裝檢查。檢查每片交換器的實際放線位置及調(diào)整標高用的墊板的布置情況。檢查安裝豎井中心的六棱形立柱的垂直度、90°方位支撐肋板的垂直度及上表面的水平度。檢查其固定在豎井壁及豎井底板上的連接情況。對于交換器之間設(shè)有傳感器套管和筋板需在安裝相鄰交換器之前檢查其安裝完畢情況，并檢查傳感器套管的彎曲半徑。檢查段式熱交換器上的管件、傳感器套管、拱形門和方形門的包縫板的安裝情況。

段式熱交換器間隙縫的灌漿檢查。（1）灌漿料的配制檢查檢查。配制的灌漿料原料不超過2h的使用量，重量配比為цкс干水泥100%，с-3增韌劑0.5-0.8%，工業(yè)用水40-52%。配比過程如下：將所用水的2/3加入配制容器內(nèi)，啟動攪拌裝置，徐徐加入цкс干水泥，然后加入剩下的水及с-3增韌劑連續(xù)進行攪拌5-10分鐘。檢查流動性，流動性可以通過加入水或增韌劑進行調(diào)節(jié)，配制合格的漿體流動性為9-12cm[2]。（2）灌漿前檢查。灌漿區(qū)域清理是否干凈、灌漿表面是否經(jīng)浸水潤濕、灌漿間隙內(nèi)的套管是否封堵及保護、灌漿區(qū)域的漏漿處是否封堵。灌漿設(shè)備及消耗性材料是否備齊、人員及勞動防護用品是否配齊及穿戴齊全。

（3）灌漿檢查。檢查灌漿的4個階段是否符合方案要求：①、對交換器的中心部位進行灌漿，完成蓋板的焊接及封堵；②、對交換器底面至弧形面區(qū)域進行灌漿；③、對弧形面至交換器垂直面中心區(qū)域進行灌漿；④、完成交換器剩余的全部灌漿工作。

3.4 帶填充物吊籃的安裝檢查

一、二、三、四層填料盒安裝檢查：檢查立柱的垂直度、支撐肋板垂直度及上表面水平度值。五、六、七、八層填料盒安裝檢查：檢查填料盒組件上表面與混凝土懸臂梁底面之間的距離，核查是否能夠滿足熱屏蔽的安裝。如影響安裝，可將第八層填料盒組件全部旋轉(zhuǎn)180°，如果仍然無法滿足安裝要求，可將第八層填料盒組件相對于設(shè)計位置旋轉(zhuǎn)90°并在支撐肋板上安裝焊接支撐件。檢查熱屏蔽安裝及熱屏蔽導(dǎo)料管灌漿施工是否符合要求。為便于灌漿工作的開展，可選擇在較方便的場地進行，灌漿原料采用俄供的BGS型號水泥，主要成份為赤鐵礦，密度為2.60-2.70g/cm3，抗壓強度20Mpa，工作壽命50年[3]。

3.5 通風(fēng)系統(tǒng)及下板的安裝檢查

通風(fēng)系統(tǒng)部分安裝檢查：檢查門的開/關(guān)是否良好，如有異常在安裝之前應(yīng)進行及時維修或更換。將人孔門框焊接到兩塊熱交換器上。通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)殼安裝時，首先檢查密封門的開/關(guān)是否良好，如有異常在安裝之前應(yīng)進行及時維修或更換。下板安裝檢查：下板由Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類段件組成的類似“圓鍋”形狀的結(jié)構(gòu)。其中Ⅰ類段件角度為96°，共3件；Ⅱ類段件是角度為48°的一件段件，Ⅲ類段件角度為24°扇形件，由散件構(gòu)成[4]。（1）檢查+12.7m混凝土懸臂梁凸臺表面的段件安裝實際位置及段件肋板所在位置的標高。（2）檢查Ⅰ類、Ⅱ類段件中間孔的內(nèi)徑、斜面肋的標高。（3）檢查下板與壓力容器之間的間隙值（70+10mm）。

4 施工中的經(jīng)驗反饋

在堆芯捕集器整個施工過程中，堆芯捕集器水循環(huán)管道附件焊接后，導(dǎo)致土建穿墻套管法蘭周邊混凝土表面出現(xiàn)不同程度破損，對此問題召開專題會議，由安裝單位開啟NCR。處理措施：對破損處進行剔鑿后采用1：2水泥砂漿進行修補，后續(xù)施工中，安裝單位在焊接工藝允許范圍內(nèi)調(diào)整相關(guān)焊接參數(shù)，盡量減小焊接過程中對周邊混凝土的影響[5]。

5 結(jié)語

某核電站VVER-1000型壓水堆核電站堆芯捕集器安裝施工周期長，施工難度及風(fēng)險較大。且部分施工相關(guān)人員經(jīng)驗不足，尤其是安裝技術(shù)人員，對此，在監(jiān)理工程師的要求提醒下，對堆芯捕集器進行三維建模，便于給予參與施工人員第一直觀印象。對于安裝施工出現(xiàn)的問題，監(jiān)理工程師積極組織召開小范圍專題會，更好保證安裝質(zhì)量及施工進度。