淺析高溫氣冷堆核測(cè)量系統(tǒng)探測(cè)器的安裝

0 引言

核測(cè)量系統(tǒng)是關(guān)系到核電站安全的重要系統(tǒng)，傳統(tǒng)的核測(cè)量系統(tǒng)探測(cè)器在艙室內(nèi)堆坑里安放在推拉裝置可移動(dòng)的豎直圓筒內(nèi)，通過組成探測(cè)器的定位小車進(jìn)行移動(dòng)。高溫氣冷堆的核測(cè)量系統(tǒng)探測(cè)器布置在艙室內(nèi)壁四周的核測(cè)孔道內(nèi)，核測(cè)孔道隨土建施工預(yù)埋在艙室內(nèi)壁上。為保證核測(cè)量系統(tǒng)探測(cè)器探測(cè)信號(hào)的準(zhǔn)確，安裝固定后的探測(cè)器必須處于垂直狀態(tài)，且需要靠近反應(yīng)堆艙室內(nèi)壁，因此核測(cè)孔道的下段（標(biāo)高 14m 以下）必須為垂直狀態(tài)，而受限于反應(yīng)堆艙室壁的設(shè)計(jì)尺寸及功能， 28m 上壓力容器艙室貼內(nèi)壁處需預(yù)留其他系統(tǒng)的埋件，故將上段核測(cè)孔道及預(yù)埋箱設(shè)計(jì)到艙室靠外壁側(cè)相應(yīng)位置，所以核測(cè)孔道有一段彎段以連接上部預(yù)埋箱和底部的垂直核測(cè)孔道。

1核測(cè)量探測(cè)器安裝難點(diǎn)分析

1.1 核測(cè)孔道長(zhǎng)，且為非直通管道，有一定彎度

1）核測(cè)孔道全長(zhǎng) 23.42m ，跟隨土建施工安裝于反應(yīng)堆艙室 +5.400～+29.300m 墻體內(nèi)，因此現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)無法一次安裝到位。

2）核測(cè)量系統(tǒng)單節(jié)探測(cè)器的最大輪廓尺寸為?159mm ，而其通過的核測(cè)孔道為 ?219mm×6mm 的不銹鋼管，且此核測(cè)孔道在反應(yīng)堆艙室 17.50m 處有一彎段。探測(cè)器組件安裝時(shí)需從 28m 的反應(yīng)堆大廳內(nèi)經(jīng)過預(yù)埋箱穿核測(cè)孔道進(jìn)入底部標(biāo)高為 5.4m 的核測(cè)孔道內(nèi)，其間經(jīng)過核測(cè)孔道彎管處時(shí)空間狹小。經(jīng)模擬計(jì)算，單節(jié)探測(cè)器通過彎管時(shí)理論間距為2cm （圖1），而實(shí)際安裝時(shí)還存在煨彎、安裝測(cè)量等偏差，影響實(shí)際通過的間距。

3）單節(jié)探測(cè)器通過彎管處時(shí)空間已很狹小，而實(shí)際探測(cè)器為4個(gè)單節(jié)探測(cè)器串聯(lián)，通過彎管時(shí)間距受限更大，極易造成卡斷，而一旦發(fā)生卡斷，整個(gè)探測(cè)器將會(huì)報(bào)廢。

4）核測(cè)孔道煨彎角度為 176.66^° ，通過模擬計(jì)算，核測(cè)孔道煨彎角度大于 177.87^° 時(shí)探測(cè)器無法通過。煨彎角度偏差需小于 1.21^° ，因此對(duì)核測(cè)孔道煨彎精度要求較高。

1.2 核測(cè)量探測(cè)器安裝空間高度受限

核測(cè)量系統(tǒng)探測(cè)器組件由通過連接桿串聯(lián)的

4個(gè)單節(jié)探測(cè)器、屏蔽插頭及探測(cè)器電纜、起重索組成。單節(jié)探測(cè)器最大輪廓尺寸為 ?159mm ，長(zhǎng)度為1 705mm 。整個(gè)探測(cè)器組件重量為 120kg ，總長(zhǎng)度為23m ，其中4個(gè)單節(jié)探測(cè)器串聯(lián)長(zhǎng)度接近 8m 。根據(jù)施工常規(guī)經(jīng)驗(yàn)，需要用起重設(shè)備將核測(cè)量探測(cè)器整根吊起，并移動(dòng)到核測(cè)孔道處，沿孔道口緩慢下放。但此方案需要足夠的高度空間，而反應(yīng)堆廠房 28m 層安裝高度只有 8m ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足核測(cè)量探測(cè)器組件長(zhǎng)度 23m 的需求，4個(gè)單節(jié)探測(cè)器串聯(lián)長(zhǎng)度為 8m ，也無法整體吊裝到位，因此無法通過起重吊裝工具將探測(cè)器組件整體一次安裝到位。

2核測(cè)量探測(cè)器安裝解決措施

根據(jù)核測(cè)量探測(cè)器安裝特點(diǎn)，從前期核測(cè)孔道預(yù)制安裝及后期核測(cè)量探測(cè)器安裝過程兩方面采取控制措施。

2.1核測(cè)孔道預(yù)制、安裝控制措施

2.1.1 針對(duì)核測(cè)孔道過長(zhǎng)的特點(diǎn)進(jìn)行分段安裝

核測(cè)孔道安裝于反應(yīng)堆艙室 +5.400～+29.300m 墻體內(nèi)，因反應(yīng)堆艙室屏蔽冷卻水系統(tǒng)B、C、D模塊也在相應(yīng)的高度位置，因此核測(cè)孔道可跟隨屏蔽冷卻水模塊一起安裝?，F(xiàn)場(chǎng)根據(jù)模塊高度將核測(cè)孔道分3段進(jìn)行安裝，第一段（反B模塊段孔道）標(biāo)高為+5.400～+13.410m ，全長(zhǎng) 8.01m ；第二段（反C模塊段孔道）標(biāo)高為 +13.410～+22.000m ，全長(zhǎng)約 8.59m ；第三段（反D模塊段孔道）標(biāo)高為 +22.000～+28.800m ，管段全長(zhǎng)約 6.88m ，垂直長(zhǎng)度為 6.80m 。每段安裝完成后需要對(duì)孔道頂端標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量，并保留數(shù)據(jù)，以便下一段孔道加工及安裝。

根據(jù)各段核測(cè)孔道的頂標(biāo)高實(shí)際數(shù)據(jù)在模塊上安裝鋼結(jié)構(gòu)固定架固定核測(cè)孔道，固定后應(yīng)保證核測(cè)孔道中心頂標(biāo)高為 28.84m 。核測(cè)孔道安裝固定形式如圖2所示。

根據(jù)以上內(nèi)容，將核測(cè)孔道跟隨屏蔽冷卻水系統(tǒng)模塊分段預(yù)制安裝，可有效解決核測(cè)孔道安裝長(zhǎng)度過長(zhǎng)問題，方便現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)。

2.1.2 核測(cè)孔道煨彎控制措施

反C模塊段孔道有一處彎曲半徑為 125m 的彎管，其彎曲角度為 176.66^° ，因該段孔道彎曲半徑大，彎曲角度小，施工中需對(duì)其采取特別控制措施。參考文獻(xiàn)[2]，特殊措施包括以下幾個(gè)方面：

1）下料時(shí)留有余量。

因管道煨彎時(shí)對(duì)其長(zhǎng)度會(huì)有影響，為避免煨彎后管道長(zhǎng)度不足，在下料時(shí)要留出約 200mm 的余量，待煨彎完成、檢驗(yàn)合格后再按照要求尺寸將多余管道切除。

2）煨彎過程中控制。

煨彎過程中采用中頻加熱、清水冷卻的加工工藝，并應(yīng)注意彎管表面不得有裂紋、折疊等缺陷。表面發(fā)現(xiàn)裂紋重皮、過燒等缺陷應(yīng)逐步修磨直至缺陷完全清除，修磨后管道壁厚不小于要求的最小壁厚。煨制角度不符的通過火焰加熱后局部冷卻整形的方式進(jìn)行校正整形。

3）彎曲角度檢查驗(yàn)收。

管道煨彎完成后，根據(jù)圖3所示的尺寸，通過公式進(jìn)行彎曲角度的計(jì)算驗(yàn)收：

2.1.3 防焊接變形措施

1）充氬保護(hù)。

采用鎢極氬弧焊對(duì)核測(cè)量管道進(jìn)行焊接，且焊接時(shí)需進(jìn)行充氬保護(hù)，保護(hù)氣體流量 ?5L/min 。

2）控制坡口角度。

核測(cè)孔道的坡口應(yīng)在制作階段嚴(yán)格按照?qǐng)D4所示角度進(jìn)行加工、打磨，并避免碎屑掉入管道或因此產(chǎn)生變形。

3）嚴(yán)格控制焊接電流和層間溫度。

采用小電流、快速焊的方式進(jìn)行焊接，隨時(shí)測(cè)量層間溫度，將其控制在 100^°C 以內(nèi)，若溫度過高，則采用自然冷卻的方式進(jìn)行降溫。

通過以上措施可有效控制焊接變形，滿足核測(cè)孔道安裝要求。

2.1.4 通過性試驗(yàn)

上述控制措施是否有效，需要進(jìn)行通過性試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，待驗(yàn)證通過后才能進(jìn)行下一步工序，否則需重新制作安裝。

1）每一段核測(cè)孔道制作安裝后的通過性試驗(yàn)。

每一段核測(cè)孔道制作、安裝完成后，都要使用輔助檢驗(yàn)件進(jìn)行通過試驗(yàn)，檢驗(yàn)件直徑 160mm 、長(zhǎng)度1 705mm ，必須保證輔助檢驗(yàn)件順利通過管道。

2整根核測(cè)量通道安裝完后的通過性試驗(yàn)。

待核測(cè)孔道反D段安裝完后，利用輔助檢驗(yàn)件對(duì)安裝完畢的整根核測(cè)孔道做檢驗(yàn)件通過試驗(yàn)；預(yù)理箱安裝完成后，土建澆筑混凝土前與澆筑后各做一次檢驗(yàn)件通過試驗(yàn)。

通過上述措施，能有效保障核測(cè)孔道安裝達(dá)到技術(shù)要求，并可進(jìn)行可行性驗(yàn)證，使核測(cè)孔道的安裝質(zhì)量得到有效控制，為探測(cè)器安裝奠定基礎(chǔ)。

2.2 探測(cè)器安裝階段控制措施

2.2.1 采用龍門架進(jìn)行吊裝

由于 28m 反應(yīng)堆艙室內(nèi)高度空間限制，無法采用常規(guī)吊裝模式，且艙室內(nèi)無靈活可用固定鋼結(jié)構(gòu)，為滿足探測(cè)器吊裝要求，需制作龍門架，龍門架采用10#槽鋼焊接而成，高度為 3m ，橫梁寬度為 3m 。橫、豎梁分別用斜撐加強(qiáng)固定。橫梁上安裝兩個(gè)吊耳，共固定兩個(gè)手拉葫蘆。龍門架采用重型自鎖萬(wàn)向輪沿艙室平臺(tái)進(jìn)行移動(dòng)。

2.2.2 核測(cè)量探測(cè)器分節(jié)安裝

采用龍門架對(duì)核測(cè)量探測(cè)器進(jìn)行分節(jié)安裝，龍門架吊耳上分別固定手拉葫蘆。安裝前，先將龍門架移動(dòng)到預(yù)埋箱上方位置，并將萬(wàn)向輪鎖死固定，然后按照?qǐng)D5步驟進(jìn)行安裝。

1安裝前，將每節(jié)核測(cè)量探測(cè)器的連接桿和連接電纜分開，采用第一個(gè)手拉葫蘆將探測(cè)器組件的第一節(jié)（最低的探測(cè)器）提升起來，并緩慢下放到核測(cè)孔道中，同時(shí)疏導(dǎo)電纜。

2）當(dāng)?shù)谝还?jié)探測(cè)器下放到核測(cè)孔道時(shí)，使用第二個(gè)手拉葫蘆提升第二節(jié)探測(cè)器，并將其放在第一節(jié)探測(cè)器上方，使用一根連接桿連接第二節(jié)探測(cè)器的底部與第一節(jié)探測(cè)器上部的起重索，待可靠連接后將第一節(jié)探測(cè)器與手拉葫蘆斷開，再將第一節(jié)探測(cè)器的電纜沿第二節(jié)探測(cè)器末端墊片的溝槽向上敷設(shè)，并用金屬束帶對(duì)連接電纜進(jìn)行固定。電纜固定完畢后，緩慢下放探測(cè)器，直至將第二節(jié)探測(cè)器下放到核測(cè)孔道中。

3）重復(fù)上述步驟，直至四節(jié)探測(cè)器全部下放到核測(cè)孔道中，此時(shí)使用一根連接桿系住起重索的剩余部分。然后緩慢下放四節(jié)探測(cè)器，重復(fù)此步驟，直至最后一根起重索系在屏蔽插頭上。將每根電纜系在屏蔽插頭周圍的槽中，然后將屏蔽插頭下放至核測(cè)孔道內(nèi)，斷開手拉葫蘆，并移開龍門架。

4將牽引繩系在電纜束末端，將其拉進(jìn)穿線管中。待安裝完后用不銹鋼板蓋住預(yù)埋箱，做好清潔防護(hù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文提出的核測(cè)孔道的預(yù)制、安裝控制措施和核測(cè)量探測(cè)器安裝時(shí)的控制措施，可以解決探測(cè)器安裝時(shí)出現(xiàn)的核測(cè)孔道過長(zhǎng)、有彎管、探測(cè)器安裝上方空間受限、安裝不便等難題，成功將核測(cè)量探測(cè)器安裝到位，滿足高溫氣冷堆核測(cè)量探測(cè)器的安裝要求，為高溫氣冷堆的推廣奠定基礎(chǔ)，為后續(xù)高溫氣冷堆的安裝工作積累經(jīng)驗(yàn)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]周旭華，李富，韓松，等.堆外探測(cè)器讀數(shù)與堆內(nèi)功率分布的關(guān)系研究［J].核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù)，2010，30（2）：166-170.

[2]楊茂龍.厚壁銅管火焰煨彎方法[J].安裝，1998（5）：39.

收稿日期：2025-01-09作者簡(jiǎn)介：胡戰(zhàn)武（1987一），男，山東人，工程師，一級(jí)建造師，研究方向：儀控設(shè)計(jì)安裝調(diào)試。