中國實驗快堆核島安裝技術(shù)創(chuàng)新

■ 中國核工業(yè)二三建設(shè)有限公司

中國實驗快堆核島安裝技術(shù)創(chuàng)新

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一、快堆核島安裝技術(shù)的新發(fā)展

中國實驗快堆（熱功率65.5 MWt，試驗發(fā)電功率20Mwe）是我國第一座在建的快中子增殖實驗性反應堆工程，簡稱CEFR，其結(jié)構(gòu)形式和運行原理都不同于以往建造的熱堆，是一種新的反應堆型。CEFR的堆本體和一回路采用一體化座裝式池型結(jié)構(gòu)，液態(tài)金屬鈉作為冷卻劑，一/二回路主熱傳輸系統(tǒng)為兩個并聯(lián)的獨立環(huán)路，堆內(nèi)燃料操作系統(tǒng)采用雙旋塞-直動式換料機-傾斜式提升機方案。鈉冷快堆施工技術(shù)對我們來說是一個全新的領(lǐng)域，通過對鈉系統(tǒng)設(shè)備、鈉系統(tǒng)雙層管路、俄供12X1M Φ珠光體耐熱鋼與國產(chǎn)304 H奧氏體不銹鋼特種材料的焊接技術(shù)、帶鈉管道部件更換技術(shù)的研究、試驗和實踐驗證，掌握了鈉冷快堆的關(guān)鍵施工技術(shù)，填補了鈉系統(tǒng)設(shè)備、鈉系統(tǒng)雙層管道等施工工藝的空白，形成了一整套自主知識產(chǎn)權(quán)的安裝施工技術(shù)，為我國快堆的發(fā)展，在工程建設(shè)安裝技術(shù)方面奠定了堅實的基礎(chǔ)。

二、快堆核島安裝技術(shù)難點

中國原子能科學研究院是實驗快堆主工藝系統(tǒng)的主要設(shè)計單位，主要涉鈉設(shè)備（控制棒驅(qū)動機構(gòu)、鈉循環(huán)泵、中間熱交換器、裝卸料提升機、蒸汽發(fā)生器和過熱器等）由俄羅斯提供，但俄方不提供安裝技術(shù)，因此鈉系統(tǒng)設(shè)備和管路的安裝在國內(nèi)無可借鑒的經(jīng)驗；由于堆本體結(jié)構(gòu)一體化布置，結(jié)構(gòu)緊湊，且堆容器（由主容器和保護容器雙層殼體組成）體積龐大、安裝空間狹小，由制造堆容器的單位——中國“一重”在現(xiàn)場組焊，其余的燃料操作系統(tǒng)設(shè)備、停堆系統(tǒng)設(shè)備、一回路設(shè)備、測量和監(jiān)測裝置、屏蔽和防護裝置均由我公司承擔安裝施工，因此所有的制造和組裝誤差最后要在安裝過程中予以補償、消化和解決，解決制造誤差和極高安裝精度要求之間的矛盾就成為安裝施工過程中的一個關(guān)鍵技術(shù)難題。 快堆的冷卻劑是金屬鈉，工作溫度為350℃-495℃，對材料的高溫強度、抗高溫蠕變能力、抗高溫鈉介質(zhì)腐蝕能力等提出了極高的要求，由于所采用的材料304 H不銹鋼在國內(nèi)工程上極少采用，加上國產(chǎn)材料與俄供設(shè)備材料之間不同品牌甚至不同材質(zhì)，造成焊接工藝的極大困難。

為使液態(tài)鈉在系統(tǒng)中正常循環(huán)運行，完成其作為冷卻劑的載熱功能，要求鈉的純度很高。由于鈉的化學性質(zhì)活潑，為確保與空氣和水完全可靠的隔離，鈉系統(tǒng)設(shè)備和管道的安裝密封、泄漏探測等問題也是鈉冷快堆安裝施工的又一個關(guān)鍵技術(shù)難題。

針對上述技術(shù)難題，項目部成立了焊接、工藝管道、設(shè)備安裝和泄漏檢測技術(shù)攻關(guān)小組，借鑒以往公司承接各類核工程的安裝施工經(jīng)驗和專業(yè)技能,結(jié)合工程技術(shù)特點,開展全面的施工工藝技術(shù)研究、設(shè)計驗證、工藝參數(shù)確定、試驗和數(shù)據(jù)收集分析，制定出嚴謹翔實的施工方法、技術(shù)程序和操作規(guī)程。

三、快堆核島安裝技術(shù)創(chuàng)新舉措

1.涉鈉設(shè)備安裝調(diào)試技術(shù)

要滿足涉鈉關(guān)鍵設(shè)備之間的功能，必須保證他們相互間的安裝配合和位置精度，既要保證冷態(tài)安裝，又要保證熱態(tài)工況下操作的位移、動作協(xié)調(diào)配合、運動軌跡的準確性。該項研究主要是研究在施工現(xiàn)場采用何種安裝工藝技術(shù)，既保證設(shè)備能實現(xiàn)其功能，又經(jīng)濟安全節(jié)省工期。

2.鈉系統(tǒng)雙層管道安裝技術(shù)

鈉系統(tǒng)雙層管道的施工，既要減少縱向焊縫，保證系統(tǒng)的整體可靠性和穩(wěn)定性，又要完成對管道的各項檢驗和試驗以保證管道系統(tǒng)的安裝焊接質(zhì)量，研究試驗各種規(guī)格、材質(zhì)的管件、閥門的結(jié)構(gòu)特點和焊接性能。

3.其他方面安裝技術(shù)創(chuàng)新

此外，在俄供12X1MΦ珠光體耐熱鋼與國產(chǎn)304 H奧氏體不銹鋼特種材料的焊接技術(shù)，鈉管道清潔度保證技術(shù)，蒸發(fā)器與過熱器安裝及接管的組對焊接，快堆帶鈉部件更換技術(shù)等方面，項目部也進行了積極探索，并成功攻克相關(guān)技術(shù)難題。

（此文摘自該公司在“快堆技術(shù)自主創(chuàng)新研討會暨快堆產(chǎn)業(yè)化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟成立大會”上所作的“中國實驗快堆自主創(chuàng)新成果匯報”）

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