反应堆压力容器安装改进研究

反应堆压力容器安装改进研究

王德斌

（深圳市核鹏工程监理有限责任公司  广东省 深圳市 518000）

摘要：核电站反应堆压力容器作为核电站反应堆压力边界的重要组成部分，其安装过程的质量和安全对保障核电工程建设顺利进行影响较大。本文针对反应堆压力容器安装工艺过程突出的3个安全质量高风险点进行分析，结合核电工程建设实践经验提出了对应的改进建议。

关键字：反应堆压力容器；安装；改进

1. 背景介绍

反应堆压力容器（以下简称“RPV”）是反应堆压力边界的重要组成部分，是封闭放射性物质的主要屏障之一。RPV内部有反应堆堆芯、堆内构件以及为控制和安全运行所需的控制盒测量元件或组件，其外还有驱动机构、主管道连接等。反应堆压力容器安装作为核电站核岛主设备安装的重要工作内容之一，其安装过程的质量和安全对保障核电工程建设和核电站顺利运行影响较大。本文以CPR1000核电站反应堆安装为研究基础，反应堆压力容器外形[1]如图1所示。

图一：反应堆压力容器外形图

为更好的保障后续核电站反应堆压力容器安全顺利进行，结合多项目反应堆压力容器安装工艺过程控制实践经验，本文拟对反应堆压力容器安装工艺的高风险点及安装改进方向进行研究。

2. 反应堆压力容器安装工艺高风险点分析

CPR1000反应堆压力容器在多套RPV吊装工具的辅助下完成设备的安装。RPV吊装工具包括提升装置、平台重载运输车、翻转抱环、凸耳组件、吊装螺栓、翻转支架、吊杆组件等。RPV吊装工具的安装需满足《RPV吊装工具安装技术条件》[2]，反应堆压力容器的安装需达到《反应堆压力容器安装技术条件》[3]的要求，整过安装工艺流程如图2所示。

图2 CPR1000反应堆压力容器安装工艺流程

根据CPR1000核电站反应堆压力容器安装施工经验，安装工艺流程中安全质量高风险主要环节在如下几个方面：

1）RPV翻转抱环安装。现行翻转抱环安装过程为：先在0m地面上预先将两半抱环用导向螺柱和M20螺栓将抱环组装成椭圆型；用汽车吊和龙门吊配合将预组装完成的翻转抱环翻转90°，并吊运到+20.0m平台上方；当RPV吊运至20m平台后，将翻转抱环从RPV尾部套入RPV，拆除翻转抱环之间的定距管，调节两个半抱环之间的距离，调整翻转抱环耳轴中心连线的水平度，再紧固翻转抱环螺栓。该处作业存在高空作业的情况，且操作人员需站在RPV上开展翻转抱环紧固作业（该处作业如图3所示）；人员在高处作业时作业面狭窄，存在人员坠落、物体打击等安全风险；翻转抱环紧固操作质量，对后续RPV翻转安全将产生影响。

图3 RPV翻转抱环紧固

2）RPV吊装螺栓安装。现行安装工艺中，RPV吊装螺栓安装是在RPV运至反应堆厂房后，在厂房内开展吊装螺栓的安装。在RPV翻转前，需将10颗RPV吊装螺栓安装至RPV主螺栓孔内，RPV吊装螺栓和RPV主螺栓孔分别需通过环形通规和止规检查其螺纹尺寸符合设计要求——“止规旋进不超过2圈，通规全部通过”。在主螺栓孔和主螺栓检查过程中，切不可用蛮力，以免损伤螺纹。因吊装螺栓安装的质量将对RPV吊装、RPV运行和维修产生重大影响，因此该处安装作业应在宽松的环境中严格执行。实践表明，多项目存在RPV吊装螺栓安装检查过程中存在主螺栓孔、吊装螺栓损伤的问题，引起RPV安装关键路径延误7d以上的问题。

3）RPV翻转就位。RPV翻转就位作为RPV安装过程中安全、质量风险最高的一个环节，倍受业主、监管方的关注，该过程的安全质量控制事关RPV安装成败，因此对该环节的安全质量风险控制应特别予以关注。在完成RPV翻转抱环、吊装螺栓、翻转支架、凸耳组件、吊杆组件等吊装专用工具安装后，环吊安装小车和运行小车并钩后即可开启环吊翻转，使RPV从横向状态调整至竖直状态。现行RPV翻转吊装工作由有经验的环吊司机、环吊指挥相互配合完成，吊装过程对人员经验依赖度非常高，稳定性方面存在一定的不确定性。

3. 反应堆压力容器安装工艺改进

根据上述RPV安装高风险点的分析并结合核电工程施工经验，在RPV翻转抱环安装、RPV吊装螺栓安装、RPV翻转就位3个高风险重要环节，提出下述改进：

1）为有效规避RPV翻转抱环安装人员高处作业面狭窄带来的人员高处坠落、物体打击、抱环紧固质量等风险，可前置RPV翻转抱环安装工艺环节，将抱环的安装由高空作业调整至0m地面，辅以地面汽车吊、登高车等机械工具拓展抱环安装作业面，使得RPV抱环安装风险显著降低；同时，需考虑该工艺前置对RPV提升至20m时设备重心的影响。

2）为保证RPV吊装螺栓安装质量，避免主螺栓孔、吊装螺栓损伤引起RPV安装关键路径延误，RPV主螺栓孔的安装检查可前移至RPV设备出厂，相关安装质检人员工厂见证检查后对主螺栓孔采取树脂临时封堵保护；RPV吊装螺栓采取提前仓库预检，现场复检保障吊装螺栓检查质量。

3）为有效控制RPV翻转就位的安全和质量，减少对RPV翻转吊装工作由有经验的环吊司机、环吊指挥依赖度，消除人员对吊装安全的不确定性，可联合环吊设计单位提升环吊运行的自动化水平，开展RPV自动翻转研究，通过环吊自动运行程序实现环吊运行小车/安装小车走位、起钩/落钩、启停及应急情况处理。结合当前5G及人工智能开发实践，进一步提高RPV翻转操作的自动化，减少偶发性人因对吊装安全质量的影响。

4. 结论

该文对CPR1000核电站反应堆压力容器安装工艺过程中安全质量突出的3个高风险点进行了分析，并针对分析的高风险点、结合核电工程建设实践经验提出了对应的改进建议；改进建议的应用将对核电站反应堆压力容器安装的质量和安全控制带来积极影响，从根源上提升施工质量，降低施工安全风险，保障核电工程建设顺利进行。

参考文献

[1]邱天.反应堆压力容器总图. 中国核动力研究设计院. 2009.4

[2]周鹏.RPV吊装工具安装技术条件. 圳中广核工程设计有限公司.2010.7

[3]胡大芬，反应堆压力容器安装技术条件,2018.4

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