AP1000核電安注箱安裝技術的研究

【摘要】安注箱作為AP1000核電非能動堆芯冷卻系統中一個重要的設備，也是首臺到施工現場安裝的核安全級設備，因此在設備安裝過程必須嚴格控制。本文主要對安注箱安裝過程進行介紹，并針對安裝過程中容易出現的問題進行分析和預防，從而保證安注箱正常安裝就位。

【關鍵詞】AP1000；安注箱；安裝技術

0.引言

繼日本福島核事故之后，核安全倍受關注，因此國內新建核電機組必須符合三代安全標準。AP1000核電機組就是采用了符合三代安全標準的第三代壓水堆技術，其最大特色是采用了“非能動安全系統”。在緊急情況下，“非能動安全系統”利用物質的重力、慣性以及流體的對流、擴散、蒸發、冷凝等物理特性，就能及時冷卻反應堆廠房并帶走反應堆產生的余熱，而不需要泵、交流電源、柴油機等需要外界動力驅動的系統。這種技術可以較大幅度地簡化系統，減少設備數量，提高核電站的安全性和經濟性。非能動堆芯冷卻系統是安全系統中最重要的一個安全相關系統。

安注箱作為非能動堆芯冷卻系統中一個重要設備，其安裝質量將直接影響以后核電站在發生冷卻劑喪失事件（LOCA）時能否正常投用及對整個堆芯冷卻的效果。

1.安注箱簡介

AP1000核電每臺機組有兩個安注箱，安注箱均為碳鋼并內襯不銹鋼的球形水箱。安注箱為安全C級，抗震I類設備。安注箱大部分空間由硼水占據并由氮氣加壓。因為安注箱沒有保溫和加熱功能，安注箱內硼水的溫度和安全殼內環境溫度相同。安注箱通過直接注入管線連接到壓力容器上。每個安注箱的注入管線設有一個流量調節孔板，通過現場實際調節來實現設計的流量。在正常運行期間，安注箱通過兩個串聯的止回閥與反應堆冷卻劑系統（RCS）隔離。當RCS的壓力降到低于安注箱壓力時，止回閥打開，硼水靠氣壓注入RCS。止回閥的打開是安注箱向堆芯安注所需的唯一動作。安注箱在大LOCA事件時，可以向反應堆容器注入高流量的硼水，從而迅速冷卻堆芯。

安注箱靠壓縮氮氣提供驅動壓力，在電廠正常運行期間可根據要求調節壓力。通常，安注箱與氮氣供應管道隔離。安注箱的氣體釋放閥可防止超壓。根據現場實際需要，該系統同時也具備遠距離操作的功能，根據需要調節安注箱硼水水位和硼濃度及定期取樣。

每臺安注箱底部有3個底座，每個底座上有8個螺栓孔。安注箱總高度約為5.22m；安注箱筒體直徑約為4.89m；每臺安注箱凈重約38.5T。兩個安注箱位于核島安全殼內部的二次屏蔽墻外，在安注箱房間頂部樓板安裝就位前，安注箱需要安裝就位，安注箱在投用前內部需充氮氣進行成品保護。

2.安注箱安裝

2.1安注箱安裝先決條件準備

在安注箱安裝前，需要最好各項準備，才能保證順利安裝。

人員準備：提前做好人力動員，所有參與安裝工作的各施工人員在施工前需經過安全、技術交底，以便熟悉各項工作流程，明確技術要求。對于特殊工作，應取得國家勞動部門頒發的特種作業許可證。

技術準備：施工用的各種技術文件必須是已編制完畢并經正式批準，且是發布的有效版本，包括工作程序、圖紙、技術文件。尤其是技術人員應提前做好對相關技術文件的消化，在施工中做到心中有數。

工機具、材料準備：施工用的各種工機具已準備就緒，其中各種檢驗工具、測量儀器、儀表須經標定合格，且在有效期內。施工用的而各種永久性、非永久性材料已準備就緒并經過相關部門驗證合格。

基礎驗收和設備檢查：安注箱就位在預埋好的地腳螺栓上，因此，需要對就位基礎和地腳螺栓進行復測和檢查驗收，從而保證安注箱底座螺栓孔能順利的穿過地腳螺栓，就位在臨時墊鐵上。在安注箱到現場后，需要進行設備驗收，包括設備本體、備品備件、設備資料的檢查。尤其是外型尺寸及底座螺栓孔測量。在設備運輸和臨時存放過程中注意成品保護，防止意外損傷設備。

2.2安注箱安裝工序

2.2.1基礎復查、處理和測量放線

基礎復查：復查設備基礎的位置、標高等符合設計要求，預埋地腳螺栓的位置尺寸、數量、以及絲扣有無劃扣現象，確保與設備底座上相應的地腳螺栓孔相匹配。

基礎處理：鏟除與設備接觸基礎表面所有水泥翻沫和油浸或損壞的混凝土并鑿毛。將預埋地腳螺栓兩側放置墊鐵的位置用墊鐵底面與麻面進行研磨，磨去麻面上突起的高點。表面處理完成后，基礎必須被徹底清掃干凈并保持清潔，二次灌漿前用干凈、干燥和無油的空氣吹掉灰塵。

基礎放線：據設備安裝圖，放出設備安裝位置十字中心線，并延伸到設備底座外面，在安裝時便于調整設備位置和對齊。

2.2.2安注箱吊裝

設備吊裝前，在設備底座上表面按設備安裝圖標出設備就位基準線，同時必須除去設備底面的油污、油漆、泥土等雜物。

在起吊時，緩慢將設備吊離地面50毫米并靜止10分鐘后開始提升至高位。當安注箱跨過安全殼最高點時，應密切觀察安注箱與安全殼頂部距離并拉好牽引麻繩。核實安注箱的就位方向，初步調整安注箱的角向方位，吊鉤緩慢下落，直至設備下表面距地腳螺栓頂部時停止，檢查設備下表面的水平度，繼續落鉤至設備下表面與地腳螺栓頂部貼合時停止，檢查每個地腳螺栓是否能順利穿過螺栓孔，防止下落中損壞螺栓螺紋，最終將安注箱放置在墊鐵上。確認設備正確就位后，方可拆除吊索和吊具。

2.2.3安注箱安裝找正、找平

設備就位應注意設備安裝方向，確認無誤后進行找平找正。用墊鐵調整設備，借助鋼卷尺、鋼板尺、水平儀、線墜測量設備標高，在設備找平找正的過程中通過調整墊鐵，滿足安注箱位置滿足設計要求；通過測量設備監測安注箱頂部管道接口法蘭的標高，邊測量邊調整斜墊鐵或頂絲，達到設計標高要求。

2.2.4設備基礎灌漿和螺栓緊固

設備安裝滿足要求后，對未放置墊鐵組的區域進行灌漿和抹面，在灌漿完成后灌漿料初凝后進行切割搗角，保證基礎的外形符合設計要求并且美觀。當己灌漿區域混凝土達到強度后，取出臨時墊鐵，并對未灌漿區域按照第一次灌漿要求進行灌漿和抹面。所有灌漿區域達到強度后，開始擰緊地腳螺栓螺母。擰緊地腳螺栓從設備中間開始然后向兩邊交錯對角進行，用力要均勻，嚴禁擰完一邊再擰另一邊的作法，按照設計要求，每個螺栓按照固定力矩擰緊再按順序進行下一個螺栓擰緊。緊完螺母后再復查一次設備的位置和標高。

2.2.5成品保護

安裝完成后，用三防布包裹安注箱，并在頂部搭設框形腳手架硬保護措施，防止高空墜物。定期檢查安注箱氮氣壓力，氮氣壓力低時，應及時補充氮氣。及時將安注箱房間內的積水排出，防止積水。應定期檢查地腳螺栓的潤滑油狀況并進行正常的維護保養。

3.問題及措施

在安注箱安裝中，由于安注箱底座上的螺栓孔制造上存在偏差超標的問題，導致安注箱底座上的螺栓孔無法正常穿過地腳螺栓就位。此處的地腳螺栓采用的是直埋方式預埋，無法進行調整，所以只能對設備進行處理。經過對安注箱底座螺栓孔實際測量和與地腳螺栓比對，對安注箱底座螺栓孔進行擴孔，以滿足與地腳螺栓相匹配。

因為對安注箱螺栓孔擴孔工作要求精度高、成本高、耗時長，所以，為了防止此種情況再次發生在其他核電機組上，經與設計方及時溝通，建議將安注箱預埋螺栓設計成預埋套筒式，在套筒中留有適量的調整量，這樣就算設備制造有小的偏差也不會影響設備安裝。

【參考文獻】

[1]建筑工程施工質量驗收統一標準，（GB50300-2001）.

[2]林誠格.非能動安全先進核電廠AP1000.原子能出版社，2008.