EPR核電站堆芯捕集器安裝

孫宗寧

摘 要：本文講述了EPR核電站堆芯捕集器冷卻結(jié)構(gòu)（設(shè)備代碼：RSC1360RF、質(zhì)保等級：ISO ）安裝方法、技術(shù)要求及安裝的驗(yàn)收要求及方法，為以后EPR核電堆芯捕集器冷卻結(jié)構(gòu)安裝的施工提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

關(guān)鍵詞：EPR核電站；堆芯捕集器；施工

1、引言

隨著國家近年來加快了發(fā)展核電的步伐，中國核電建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)新的歷史時(shí)期。隨著核電技術(shù)的不斷發(fā)展，從起初的第一代發(fā)展到了如今的第三代核電，臺山EPR核電站就是典型的三代核電站，在EM3施工方面，EPR和CPR最大的不同點(diǎn)是：EPR堆型增加了一套堆芯熔融保護(hù)系統(tǒng)——堆芯捕集器。

2、堆芯捕集器安裝簡介

堆芯捕集器是EPR核電站重要的安全性設(shè)計(jì)，在反應(yīng)堆壓力容器發(fā)生熔化或底板破裂時(shí)，確保熔渣被吸收、冷卻、以晶體狀完全熔化在堆芯捕集器內(nèi)部，保證整個(gè)核電站的安全。堆芯捕集器安裝于堆芯壓力容器下方和擴(kuò)散區(qū)域房間，包括：保護(hù)層、排放渠、中央供水管、冷卻結(jié)構(gòu)、熔融塞和運(yùn)輸系統(tǒng)。堆芯捕集器的安裝主要是冷卻結(jié)構(gòu)和保護(hù)層的安裝，特點(diǎn)是：冷卻結(jié)構(gòu)和保護(hù)層鋯磚數(shù)量多且冷卻結(jié)構(gòu)單個(gè)重量重、零件種類多、鋯磚硬度大，施工區(qū)域空間小且相對密閉，焊接和打磨量大等。

3、基礎(chǔ)施工

安裝冷卻結(jié)構(gòu)的房間是八邊形，排放渠出口墻面是整體鋼板，其他墻面有350塊預(yù)埋板，地面有556塊預(yù)埋板，冷卻結(jié)構(gòu)固定板就焊接在預(yù)埋的鋼板和預(yù)埋板上，因此土建埋件預(yù)埋情況直接影響冷卻結(jié)構(gòu)安裝。冷卻結(jié)構(gòu)安裝前必須對擴(kuò)散區(qū)域房間進(jìn)行檢查，對不滿足冷卻結(jié)構(gòu)安裝的位置進(jìn)行處理。

具體的測量方式是利用自制掛線墜的鐵架子、線墜和直角板尺對墻面預(yù)埋板和混凝土墻面進(jìn)行測量，先按理論尺寸測量并劃出離墻面500mm的標(biāo)準(zhǔn)八邊形，作為測量墻面基礎(chǔ)的基準(zhǔn)線。把線墜對準(zhǔn)吊在基準(zhǔn)線的正上方，用板尺測量每塊預(yù)埋板中心到線墜的距離，要求距離在500±3mm。記錄并標(biāo)注測量尺寸，對超出誤差要求的預(yù)埋板和混凝土面進(jìn)行打磨處理。低于誤差要求的預(yù)埋板在焊接時(shí)增加墊鐵。

4、墻面、地面冷卻結(jié)構(gòu)的安裝

冷卻結(jié)構(gòu)包含鑄鐵冷卻元件44種型號，共計(jì)762塊，單塊重量229Kg～1681Kg不等，固定板、楔形塊、條形塊、螺栓等共計(jì)5287個(gè)，設(shè)備總重383.83T。首先安裝排放渠出口區(qū)域，墻面冷卻結(jié)構(gòu)安裝完成后安裝地面剩余冷卻結(jié)構(gòu)。同一區(qū)域安裝冷卻結(jié)構(gòu)的工序：放線——焊接固定板——安裝冷卻元件——零部件安裝（楔形塊、條形塊、螺栓等）——安裝密封材料。

4.1、放線施工控制重點(diǎn)

根據(jù)實(shí)際排放渠口中心線位置，參考冷卻結(jié)構(gòu)安裝圖紙上固定板相對位置畫出墻面上固定板的焊接位置。排放渠口和正對墻面上兩相鄰固定板之間的距離520mm，中央供水管方向正對面兩墻兩相鄰固定板之間的距離543mm，四個(gè)角落墻面兩相鄰固定板之間的距離640mm。地面固定板位置和排放渠口對應(yīng)墻面上支架位置一致，之間的距離是520mm。畫線驗(yàn)收是用卷尺依次測量相鄰兩線的距離即可，公差要求±2mm。

4.2、固定板焊接施工及重難點(diǎn)

固定板焊接，工作量大。墻面和地面共1000塊預(yù)埋板需要焊接固定板。焊縫總長387.3m（碳鋼焊接），另有68處固定型材與中央供水管焊接，焊縫29.9m（異種鋼焊接），共需焊材538.5Kg。根據(jù)畫線位置對固定板焊接區(qū)域預(yù)埋板進(jìn)行打磨，預(yù)埋板焊接區(qū)域的油漆和預(yù)埋板銹蝕部分要求打磨干凈，不能影響焊接。對于墻面上固定板先進(jìn)行點(diǎn)焊，固定位置后，進(jìn)行冷卻結(jié)構(gòu)預(yù)組裝，確保安裝沒有問題后再進(jìn)行正式焊接。預(yù)埋板如果有區(qū)域凹凸超過3mm，用預(yù)埋板加焊墊板或打磨的方式修正。擴(kuò)散區(qū)房間地面有一定坡度，需保證焊接后固定板坡度一致，且與相鄰固定板高度差不超過3mm。底面冷卻結(jié)構(gòu)安裝從中央供水管兩端開始，固定板在中央供水管兩端墻面安裝時(shí)已經(jīng)焊接，第一行固定板焊接前要先放置在正確位置，然后用水平尺測量相鄰兩固定板橫向?qū)?yīng)點(diǎn)的水平度。選擇多個(gè)位置進(jìn)行測量，任何位置水平度不超過6mm/m，如果不能滿足，就需要對地面或固定板進(jìn)行打磨處理。

控制固定板坡度和高度的同時(shí)，還要控制相鄰固定板之間的距離，建議把底面八邊形劃分為兩端2個(gè)梯形和中間1個(gè)矩形，這樣3個(gè)部分對固定板之間的距離分別控制。對每個(gè)區(qū)域按照圖紙上固定板的位置先線劃對比分析，確定每個(gè)部分固定板焊接距離，如果偏差較大，可對分界線進(jìn)行少量調(diào)整。按照以上方法，固定板的焊接位置、坡度都已經(jīng)確定，然后開始焊接。固定板焊接變形比較大，為了減小焊接變形，需先點(diǎn)焊，然后最終焊接，底部中央供水管是不銹鋼材質(zhì)，和固定板焊接屬于異種鋼焊接，要注意焊接工藝和焊材使用情況。

焊縫驗(yàn)收要求：不允許有裂紋、夾渣、未熔合、未焊透、表面氣孔、焊瘤、飛濺，焊縫要求周圍滿焊。墻面上固定板和預(yù)埋板焊接焊縫焊腳高度7mm，地面上固定板和預(yù)埋板焊接焊縫焊腳高度10mm。

4.3、冷卻結(jié)構(gòu)安裝及驗(yàn)收

冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸理論性較強(qiáng)，且由很多塊冷卻元件組成一個(gè)整體，在實(shí)際安裝中的任何尺寸偏離都可能對后續(xù)安裝產(chǎn)生不利影響。安裝完墻面上冷卻元件后再安裝地面上的。墻面上冷卻元件安裝首先要安裝冷排放渠口周圍的冷卻元件，合格后開始安裝頂部冷卻元件。地面上冷卻元件安裝要從中央供水管兩端開始進(jìn)行，將合適位置上的冷卻元件從未焊接固定板的空缺位置放入，然后推放到相應(yīng)位置。

驗(yàn)收要求：冷卻元件和墻之間距離10mm，兩相鄰冷卻元件之間間隙是8mm～15mm。墻面上所有冷卻元件上部要求在同一個(gè)水平面上；冷卻元件的表面要求在同一平面上，不能有明顯的凹凸不平。冷卻元件和固定板之間的間隙不能超過3mm。

4.4、零部件安裝要點(diǎn)

冷卻元件安裝后還需要安裝固定螺栓、楔形塊、條形塊，墻面冷卻元件頂部安裝固定塊。

固定螺栓安裝：固定螺栓共有7種規(guī)格，數(shù)量有568顆，緊固力矩每種規(guī)格都不相同。重點(diǎn)說明M30×60的調(diào)整螺栓安裝，此螺栓安裝位置在固定板靠焊接位置，一個(gè)固定板上有兩個(gè)帶螺紋的螺栓孔。當(dāng)插入一側(cè)冷卻元件并調(diào)整好位置后安裝緊固定位螺栓，定位螺栓長度可以根據(jù)實(shí)際需求調(diào)節(jié)。安裝后確保冷卻元件不能左右擺動即可。

楔形塊安裝：楔形塊安裝是從冷卻元件邊沿和固定板縫隙中插入，位置是接觸固定板“T”型平面背部，墻面上和地面上冷卻元件都要安裝。確保楔形塊能夠把固定板和冷卻元件楔緊，不能使冷卻元件前后上下擺動。

條形塊安裝：安裝位置是在墻面上下兩層冷卻元件之間和地面每行相鄰兩塊冷卻元件之間。安裝完成后，條形塊和冷卻元件之間的間隙不能大于3mm。對于間隙大于3mm的可以增加墊鐵。

上部固定塊安裝：墻面上層每塊冷卻結(jié)構(gòu)用一個(gè)角鋼固定。固定方式是利用焊接在預(yù)埋板上擋塊和螺栓進(jìn)行固定。擋塊焊接要求焊腳高度8mm。用固定螺栓固定角鋼和冷卻元件（緊固力矩100n·m）。

4.5、密封材料安裝及檢查

按照安裝技術(shù)要求，所有冷卻結(jié)構(gòu)之間的間隙都要用密封材料填充。密封材料插入2層之間的間隙，每塊密封材料搭接長約40mm。密封材料插入時(shí)會被壓縮。間隙填充密封材料后，可用鋁箔膠帶封蓋避免損壞和外材料滲透。對于向墻面上，上下兩層疊放間隙比較小，可以在安裝上層冷卻結(jié)構(gòu)前將密封材料提前鋪在底層冷卻結(jié)構(gòu)頂部。

5、結(jié)束語

EPR核電站堆芯捕集器冷卻結(jié)構(gòu)安裝通過上述施工工法可以確保工程質(zhì)量完全符合設(shè)計(jì)要求，也為后續(xù)EPR核電項(xiàng)目堆芯捕集器冷卻結(jié)構(gòu)安裝提供參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]堆芯熔融物穩(wěn)定系統(tǒng)冷卻結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)指導(dǎo)

[2]RCC-M“壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則”2007版