关于AP1000反应堆压力容器筒体的安装工艺研究
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【摘 要】本文通过研究传统PWR反应堆压力容器的安装工艺，结合AP1000的反应堆压力容器的特殊结构，重点分析AP1000反应堆压力容器支撑的吊装定位以及反应堆压力容器筒体翻转和就位调整的过程，对同类核电站的主设备安装具有一定参考价值。
【关键词】AP1000；反应堆压力容器；安装工艺
0 引言
AP1000是美国西屋公司开发的一种新型压水反应堆核电站，它采用了非能动安全系统。与传统的压水堆核电站安全系统相比，AP1000安全系统结构简单，不需要传统核电站中那些种类繁多的安全支持系统，如相关的安全级交流电源、 HVAC（加热、通风、空调系统）、设备冷却水系统等。非能动安全系统的采用使安全系统大为简化，减少了运行人员的操作，降低了人因失误。通过这些设计改进，AP1000压水堆核电站的安全性得到了显着的改进，其堆芯熔化概率仅为3×10-7/堆年，远远低于“美国核电站用户要求文件”要求的1×10-5/堆年。将 “非能动”的理念引入了压水反应堆设计后，使得设计工作大大简化、安全性显著提高、投资也有所降低，十分利于压水堆核电站的长远发展。
AP1000在自己的发源地――美国尚未从蓝图转变为现实，然而根据我国核电中长期发展规划以及中美之间关于先进压水堆技术转让与项目合作的相关备忘录、协议与合同，ap1000核电机组首先在中国建造。
反应堆压力容器是压水堆核电站中最关键的设备之一，支承和包容堆芯和堆内构件，是反应堆冷却系统压力边界最重要的部件。在整个核动力厂寿命周期，它是不可更换的。主要技术参数见下表：
压力容器由容器筒体和一体化顶盖两组件组成，本次研究的安装对象为容器筒体部分，净重273.5t，最大外形尺寸为6454.6mm×6380.4mm×10256.8mm。下图为反应堆压力容器筒体外形示意图。
2 安装工艺
2.1 吊装方案的选择
反应堆压力容器属于大型核级设备，对于这么巨大的压力容器，并且处在工程网络计划的关键路径，它的吊装和安装都是一个需要认真对待的问题。国内外常用吊装方法有以下3种：
目前国内传统PWR反应堆压力容器普遍采用的吊装方案为固定式龙门吊装方案，此方案对工期影响小，且经过多年的研究积累该方案已经成熟，发生意外事故的可能性低，可以确保安装工作顺利的进行。故此方案对AP1000反应堆压力容器的安装工作参考意义最大，所以本文主要针对此吊装方案研究反应堆压力容器筒体的安装工艺。
2.2 准备工作
1）土建工作已完成，堆坑标高X米处中心标志已埋设，反应堆堆坑环形墙上已预埋控制标高的水平标志。
2）标高X米处堆坑内壁坑口处已做好0°-180°，90°-270°轴线标记。
3）380t/60t龙门吊， 2台190t环吊已安装可使用。
2.3 反应堆压力容器支撑安装
由于AP1000压力容器上筒体布置了4个冷却剂进口管嘴、两个出口管嘴。进口管嘴布置在上筒体法兰与堆芯顶部之间两个标高不同的水平面上，进口管嘴高于出口管嘴44.45cm。反应堆压力容器支撑由位于进口管嘴下4个单独的空气冷却箱形结构组成，沿着一次屏蔽墙按90°均布。箱型结构由空气将混凝土冷却到93.3℃的设计温度。为减少管嘴向混凝土的传热，冷却空气经竖向导流板流过支撑，热空气则由顶部排出。
为保证支撑装置处于同一水平面，设计将支撑装置固定在同一正八边形水平法兰上，构成支撑环。然后采用平板车将支撑环运至龙门吊下采用龙门吊卸下支撑环，并起吊至20米层放在拖动滑车上，支撑环进入的方向应正确，放妥后，再用角钢做靠山将支撑环固定在滑车上，最后通过滑车将支撑环运进反应堆厂房。
以堆坑底中心标记板为基础，竖立钢结构立柱，在柱顶面安装经纬仪，在堆坑标高+X米处搭设临时工作平台，用布置在立柱上的经纬仪把反应堆压力容器0°-180°，90°-270°轴线安装位置控制点标在基础标高X+1米处的预埋标志板上。在标高+X+0.38米处布置4块基础板，用混凝土将此板浇灌固定。
将M50调整螺栓安装到支承环法兰上，并根据对应基础板实测标高来确定螺栓长度“L”值。
用环吊将支承环吊起在支承环底面涂以一层脱模油，再将定位后的支承环放到基础板上。
用经纬仪测量就位后的支承环标高，水平度以及0°-180°，90°-270°中心线，与基准点同轴度误差不大于0.5mm，水平度误差不大于0.5mm，标高误差不大于±1mm。灌浆48小时后，拆除调整工具，复测支撑环位置数据并记录。
2.4 反应堆压力容器运进厂房并翻转
将压力容器拖至反应堆厂房内进行竖立的位置，并装上翻转架用环吊缓慢提升压力容器一端，使其沿后端支点翻转竖立，在整个竖立过程中，必须保证吊杆垂直翻转后拆下连接框架，翻转架，耳轴及翻转套环。
2.5 压力容器的就位与调整
将压力容器支承面和支承环支撑面上保护清除，并用丙酮清洗支承面。调节支撑环4个支撑面上的8个调节螺栓（M85）使螺栓上平面标高达到图纸要求。用2×190t环吊将压力容器吊放到堆坑，当管嘴下的支承块与支承环上的支承面距离为1600mm左右时，压力容器停止下降。调整压力容器方位，使容器法兰上0°-180°，90°-270°的中心线标记与混凝土结构上的 0°-180°，90°-270°安装基准一致。将压力容器落下，放到压力容器支撑螺栓上，测出压力容器标高和水平度和轴中心线，通过调整支承螺栓，使压力容器的标高和水平偏差符合设计和规范要求，压力容器的轴线偏差也应符合规定的要求。
测取4个支承块下表面与之对应支承面之间的间隙，每个支承面测取6个点，根据测出的数据加工垫片。吊起压力容器，旋低支承螺栓，在压力容器与支承环之间垫上临时硬木，再将压力容器放到硬木上。
水平垫片加工好后，提升压力容器，抽出硬木，在管座与垫片，支撑与垫片接触面涂以二硫化钼，将垫片放到支撑上。调整好压力容器的方位，落下压力容器，复测压力容器的标高，水平及方位。测出压力容器水平支承与支承环之间侧间隙，根据测出数据，加工侧向垫片。安装侧向垫片，测出侧向垫片与压力容器水平支承之间间隙。
2.6 后续步骤
压力容器最终检查验收合格后，装上压力容器保护盖，拆除吊运和安装工具，对工作区域进行清理，使之达到规范要求，即时填写结束报告。
3 结语
本次安装工艺参考了已趋于成熟的传统PWR反应堆压力容器的吊装方案，并结合AP1000反应堆压力容器的特殊结构，将方案做出适当调整。在安装过程中值得注意的是，由于AP1000反应堆压力容器出口管嘴位置低于进口管嘴，因此应适当调整支撑的高度或者在压力容器混凝土支撑面预留空间，以确保出口管嘴在空间上的就位。
此吊装方案只是给出了AP1000反应堆压力容器安装的思路，具体是否可行仍需实践的验证。
【参考文献】
[1]孙汉虹.第三代核电技术AP1000[M].中国电力出版社，2010.
[2]许跃武，高宝宁.AP1000核电机组反应堆压力容器的安装[M].压力容器，2012（01）.
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