AP1000核電廠燃料轉運通道安裝要點淺談

【摘 要】在AP1000核電站建設中，作為核電廠燃料進出的通道，由翻轉機、轉運軌道、轉運管道、各種閥門和電氣設備組成的燃料轉運系統的設備基礎處理和安裝工作精度要求非常高。本文就燃料轉運系統安裝過程中所涉及的設備系統安裝要點和難點工作做一次分析。

【關鍵詞】AP1000；燃料轉運系統；FTS

作為我國引進的美國西屋公司開發的第三代核電站AP1000技術，三門、海陽兩個核電廠址正在進行共4臺機組的建造工作。我國的核電企業應積極吸收美國西屋公司在設計AP1000核電站方面的一些先進理念，比如模塊化施工、DP點的應用，開頂施工法，安裝與結構并行施工等。筆者擁有三門、海陽核電站的機械設備與結構系統的多年的建設管理經驗，在施工管理過程中，對模塊化施工感受頗深。但是本文就截取模塊施工中一個極為重要的系統-燃料轉運系統的安裝要點，做簡單的分析。

1.燃料轉運系統介紹

燃料轉運系統英文為Fuel Transfer System，簡寫FTS。燃料轉運系統承擔著核島燃料運輸的工作，作為核電廠燃料進出安全殼廠房和輔助廠房的通道機構，燃料轉運軌道穿過換料水池房間、屏蔽墻和CA20模塊12564房間區域，基礎支撐底板標高98’1”，軌道總長度約23米。燃料轉運系統主要機械機構包括兩條燃料轉運軌道（總共4段，輔助廠房側2段，安全殼廠房1段，燃料轉運管內1段）、燃料翻轉機（2部，分別位于11504房間和12564房間），手動閥門系統（1個組件），燃料轉運管（1個組件，主要包括管道、管內軌道）、軌道支撐及預埋板（8塊），由于軌道在燃料轉運過程中承擔動載荷，安裝精度要求較高。

2.燃料轉運系統安裝邏輯施工分析

作為橫跨AP1000兩個最大結構模塊內房間的燃料轉運通道，在FTS本體安裝之前需要進行以下基礎施工以及貫穿件的安裝。

（1）8個預埋板的安裝工作。它們分布在12564房間和12504房間，依次為5塊、3塊。等待11504房間和12564房間樓板混凝土澆筑時預埋在混凝土內。由于混凝土澆筑后預埋板標高固定，所以在其上兩個房間混凝土澆筑前就應該提早進行安裝。

（2）房間鋼覆面安裝工作。作為存放和轉運燃料組件的房間，鋼覆面的主要用于屏蔽燃料組件放射性水的滲透屏蔽和滲透收集功能。鋼覆面的安裝厚度在12.7mm，采用四個規則鋼板對接全熔透焊接，焊縫下部存在混凝土澆筑前安裝好的泄漏槽和泄漏槽管道，用以收集焊縫滲透的放射性水。

（3）穿越CA01模塊和屏蔽墻的兩個貫穿件安裝。由于上述貫穿件需要承載燃料轉運管組件，為了滿足燃料轉運管高精度安裝要求，上述兩個貫穿件安裝精度要求同樣很高，二者中心應在同一條軸線上，同心度安裝精度約±3.2mm，位置偏差同樣是±3.2mm。

（4）燃料轉運系統本體設備的安裝工作。上述所有基礎以及貫穿件在模塊尾項處理中施工完畢后，根據現場燃料轉運系統設備組件到貨情況，可以有序組織施工。在對燃料轉運系統設備實際安裝過程中，要遵循從下往上，先結構后設備，先隱蔽區域后敞開區域的安裝原則，燃料轉運通道的施工邏輯如下：燃料轉運軌道支撐安裝及調節→燃料轉運管組件就位及調節固定→手動閥門組件安裝→安全殼廠房側和輔助廠房側共3段軌道就位及調節固定→2部燃料翻轉機及電氣組件的安裝調節。以上施工順序并不存在絕對邏輯，可能在燃料轉運管安裝過程中，調節燃料轉運軌道的標高，以配合燃料轉運管內部軌道的整體平面度和水平度的要求。

3.燃料轉運系統本體設備安裝

（1）燃料轉運管的安裝。燃料轉運管內軌道已經在燃料轉運管到貨前在制造廠內安裝完畢，形成獨立的燃料轉運管道組件，所以在安裝過程中只需要對管道組件進行安裝施工。燃料轉運管組件穿過CA01模塊和屏蔽墻的兩個貫穿件，內部主要由彈性支撐、膨脹節組件進行固定，通過法蘭盤和手動閥門組件進行連接。燃料轉運管內部軌道兩端水平度偏差要求小于1mm，內部軌道和安全殼側以及輔助廠房側軌道水平度偏差要求小于1mm。

（2）手動閥門安裝。手動閥門作為燃料轉運管的密封設備，其基礎坐落在預埋板上，由具有水平和垂直調節的彈性支撐進行固定。此閥門上部存在遠程控制機構組件，可以遠程遙控閥門的閉合，以滿足在燃料組件進出的需要。

（3）燃料轉運軌道支撐、軌道的安裝及調節。2條燃料轉運軌道總長度約23米，總共4段，輔助廠房側2段，安全殼廠房1段，燃料轉運管內1段。燃料轉運軌道輔助廠房側和安全殼側軌道有8根支撐，坐落在預埋板上。由于預埋板在安裝過程選用的基準點不同，在加上CA20、CA01模塊就位過程中的誤差，可能導致軌道安裝標高存在偏差，如果存在此種情況，可通過支撐下部墊鐵進行調節，但是調節量不得大于25.4mm。軌道兩端水平度偏差要求小于1mm，與燃料轉運管內部軌道水平度偏差要求小于1mm。燃料轉運軌道安裝調節過程中要配合轉運管的安裝，以使二者同在一個水平面上，盡量減小二者存在的安裝誤差。

（4）燃料翻轉機的安裝。2臺燃料翻轉機及附屬組件分別位于11504房間和11564房間的燃料轉運軌道上。上部空間吊車垂直下方燃料組件到燃料翻轉機內，燃料翻轉機通過反轉，燃料組件反轉到水平方向，然后可以沿著轉運軌道移動到另外一個房間。翻轉機安裝要求取決于燃料轉運軌道的安裝精度。

（5）燃料轉運系統機械設備組件安裝完畢后，需要對系統整體做一次性能試驗，以驗證翻轉機的翻轉性能，轉運通道運轉的平衡性，遠程控制閥門的開合靈敏度。

4.燃料轉運系統本體設備安裝基準點的選擇

在AP1000核電廠建造過程中，用于設備定位的坐標有模塊本體上的DP點定位，以及核島坐標定位。DP點定位主要用于模塊組裝過程中子模塊之間尺寸的確定，提高子模塊組裝質量控制要求，在模塊吊裝到核島后，DP點是有利于測量是否滿足核島坐標要求，同時容易監控大型模塊在吊裝就位后是否發生變形。核島坐標以核島內某一點為基準點，分配給核島立體空間里任意一點以三維坐標。

燃料轉運系統由于眾多的基礎埋件以及貫穿件在實際施工過程中參照坐標不同，導致系統各個部件精度要求難以協調。筆者在此建議，拋開CA01模塊、CA20模塊就位后的偏差，如果在安裝穿越CA01模塊和屏蔽墻的兩個貫穿件精度較高，且同心度精度很高，可以通過貫穿件的軸心進行投影反射點到CA20單面墻體上，來確定12564房間的施工基準點，用以指導12564房間的預埋板、支撐、軌道的安裝。同理通過貫穿件的軸心延長線上點坐標，用以指導12504房間基礎預埋板、支撐、軌道的安裝。這樣可以統一基準點，屏蔽累積安裝誤差，對于在安裝過程中滿足燃料轉運系統機械設備安裝精度要求有極大的幫助作用。

【參考文獻】

[1]APP-GW-GEP-001.Technical and Administrative Requirements for Engineering Services for the AP1000 Nuclear Power Plant.

[2]APP-FH05-Z0-001 AP1000 Fuel Transfer System Design Specification.

[3]Westinghouse Nuclear Fuel Division Specification F-5 AP1000， “Instructions，Precautions， and Limitations for Handling New and Partially Spent AP1000 Fuel Assemblies.