AP1000核電機組堆內構件吊具設計改進

蔡龍霆

摘 要：在AP1000核電機組中，堆內構件吊具位于安全殼廠房，主要用于上部堆內構件、下部堆內構件、堆內測量格架組件的吊裝和轉運。本文結合工程實踐，對AP1000核電機組堆內構件吊具的有關設計進行了改進，提升了維修便利性，有利于減少大修工期。

關鍵詞：堆內構件吊具;上部堆內構件;下部堆內構件

1.AP1000核電機組堆內構件吊具的基本設計信息

AP1000核電機組堆內構件吊具是非核級、非抗震類設備，設計遵循NUREG 0612[1]、AISC N690[2]等設計標準，設計壽命為60年。其位于安全殼廠房，主要設計功能是在大修期間用于上部堆內構件、下部堆內構件、堆內測量格架組件的吊裝和轉運。

結構上，堆內構件吊具由上、下部堆內構件吊具和堆內測量格架組件吊具組成。其中，上、下部堆內構件吊具由操作平臺、三腳架、提升柱操作工具等部件構成，而堆內測量格架組件吊具則由導向螺柱延伸件、導向螺柱延伸件操作工具、提升套管、支架和專用操作工具等部件構成。

操作時，維修人員能夠在操作平臺上操作上、下部堆內構件吊具和堆內測量格架組件吊具，從而嚙合、釋放上、下部堆內構件吊具和堆內測量格架組件吊具，之后結合安全殼廠房環吊主鉤進行吊運操作。

2.某AP1000核電機組在大修中的設計經驗反饋

某AP1000核電機組在大修期間，維修人員發現堆內構件吊具的操作存在如下兩個方面的問題。

2.1堆內構件吊具操作平臺圍欄與裝卸料機干涉

在目前的設計中，核電機組運行期間，堆內構件吊具位于上部堆內構件存放格架上。上部堆內構件存放格架位于98英尺平臺，高度為3.47米，堆內構件吊具高度為9米。裝卸料機運行于135英尺平臺，底部高度0.73米。這就導致堆內構件吊具在不拆除圍欄的情況下的實際高度超過裝卸料機橋架走臺底部0.4米，會發生干涉、影響裝卸料機通過。其中，堆內構件吊具操作平臺的上部圍欄達到了1.06米，每次裝卸料前需將其拆除。出于人員防護和工業安全的考慮，在每次上部堆內構件吊裝IGA操作前又需將其安裝。每次大修需要多次拆裝，每拆、裝一次護欄需要占用主線約2小時并占用環吊或裝卸料機，且欄桿拆裝過程中工業安全和異物風險較大，會增加人員輻射劑量。

因此，需要考慮對堆內構件吊具的圍欄設計進行優化。

2.2堆內構件吊具的存放位置不夠合理

按照目前的設計，堆內構件吊具存放在換料水池區域上部堆內構件存放架上，可能對于每10年一次的下部堆內構件吊裝會產生影響。在大修期間，下部堆內構件吊裝完成后，需要將堆內構件吊具存放到上部堆內構件存放架上。之后若要再將下部堆內構件從下部堆內構件存放架上吊入堆芯，需要先將堆內構件吊具從上部堆內構件存放架上吊出，之后才能執行下部堆內構件的吊裝操作。

在此過程中，需要執行兩次堆內構件吊具與上部堆內構件的吊入與吊出工作，此工作因對中操作困難、風險較大，而且占用大修的關鍵路徑。

因此，需要考慮對堆內構件吊具的存放位置進行優化。

3.對設計經驗反饋的處理

對于前述的兩個問題，維修人員反饋給設計管理人員后，設計管理人員進行了認真分析，提出了有效的解決方案。

3.1堆內構件吊具操作平臺圍欄與裝卸料機干涉的問題處理方案

對于目前已經處于運行階段的核電機組，可考慮在堆內構件吊具操作平臺的圍欄結構中增加活接頭，修改為伸縮式或插拔式。對于后續新建項目，可以從設計的初始階段即考慮將圍欄設置為折疊式并新增鉸鏈結構。

3.2堆內構件吊具的存放位置不夠合理的問題處理方案

按照目前的設計，堆內構件吊具存放在換料水池區域。經分析，認為可以將堆內構件吊具存放在135英尺平臺一體化頂蓋附近的空置場地。在空置場地上，選用3根25號槽鋼拼接成臨時存放框架，每根槽鋼再通過螺栓與預埋件固定。

4.總結

對于維修人員反饋的操作技術難點，設計管理人員應予以重視，并關注設計優化的可能性，提升運維的便利性，減少大修工期。

參考文獻

[1]NRC， Control of Heavy Loads at Nuclear Power Plants： Resolution of Generic Technical Activity A-36， NUREG 0612-1980[S].

[2]American Institute of Steel Construction， Specification for Safety Related Steel Structures for Nuclear Facilities， AISC N690-1994[S].