壓力容器導向柱就位存放架上保護技術研究

王蕾

摘要：本文基于導向柱的使用工況，分析導向柱底部易發生損傷的原因，對導向柱底部損傷后帶來的影響進行深一步分析，闡明了導向柱底部損傷對核電站經濟效益、輻射控制的不利影響。為解決導向柱底部在使用中容易損傷的問題，以導向柱及導向柱存放架的尺寸為分析依據，對導向柱底部提出保護技術的研究，設計導向柱底部保護工裝即保護套。該保護套具有質量輕、穩定性好、制造成本低的特點，經現場驗證本保護技術的可行性，可在同類型機組推廣使用，其推廣價值不言而喻。

關鍵詞：導向柱;導向柱存放架;保護套

1? 緒論

1.1? 前言

反應堆壓力容器是一個能維持控制核裂變的反應裝置，反應堆壓力容器分為壓力容器本體及壓力容器頂蓋（簡稱頂蓋）兩大部分，主要用于實現燃料安裝與拆卸的功能。壓力容器導向柱（簡稱導向柱）用于頂蓋吊出、吊入壓力容器本體時，控制頂蓋運動方向以及角度的裝置，以保證頂蓋能夠準確落位或移出壓力容器本體，是頂蓋安全吊入與吊出壓力容器本體工作的重要設備之一。

1.2? 本文主要研究內容

導向柱使用后需就位至導向柱存放架上（簡稱存放架）。環吊吊裝導向柱落位至存放架時，需要時刻保持定位精確，一旦定位精確度不足，容易使導向柱底部與存放架發生碰撞，致使導向柱底部損傷、損壞。故本文主要從導向柱保護技術研究的角度出發，研制導向柱保護工裝，使導向柱在吊入或吊出存放架時，導向柱保護工裝起到保護導向柱底部的作用，避免與存放架磕碰，產生損傷、損壞現象。

2? 導向柱底部易發生損傷原因分析及影響

2.1? 導向柱底部易發生損傷原因分析

存放架下部支撐（簡稱下部支撐）安裝在反應堆水池的不銹鋼平面上，存放架上部支撐（簡稱上部支撐）安裝在反應堆水池不銹鋼池壁上，上部支撐與下部支撐的距離約為4米，導向柱與上部支撐間可調整圓周間隙為2.3mm，使用環吊將導向柱吊入存放架時需要保證導向柱最底部高出上部支撐表面才能就位至存放架上。起重指揮站在反應堆水池下部支撐位置，通過仰視觀察導向柱與上部支撐的對中情況，肉眼判斷對中情況的好壞并進行調整，主觀因素影響較大，容易發生人因失誤，當肉眼判斷不夠準確時，容易使導向柱與存放架產生碰撞致使導向柱底部產生損傷。

2.2導向柱底部發生損傷后的影響

壓力容器本體主螺栓孔內安裝導向套后，導向柱安裝至導向套內，起到對壓力容器頂蓋落位及移出壓力容器本體時導向的作用。故可知導向柱是壓力容器頂蓋落位及移出的關鍵設備之一。頂蓋的順利落位和移出是核電站換料周期的關鍵路徑，導向柱的好壞直接影響關鍵路徑工作的工期。

導向柱底部與導向套的配合間隙圓周方面上為0.025mm，其配合間隙極小。一旦導向柱底部發生碰撞產生損傷，很大程度上將導致導向柱無法安裝至導向套內，影響其使用功能。常規措施是調用其他同類型核電站機組的導向柱至事發核電站現場，代替損壞的導向柱完成主線工作，將影響關鍵路徑的損失降低至最小。但其影響仍然存在：

第一，調用其他核電站導向柱，其運輸、到場檢查、引入等一系列工作均占用關鍵路徑工期，帶來的經濟損失較大。

第二，導向柱的制造精度極高，制造周期較長，一旦發生導向柱損壞并無法修復的工況，需重新制造導向柱，亦耗費資源、資金，不利于經濟效益。

第三，導向柱相關施工所處的施工環境為反應堆水池底部，施工環境劑量高，不論導向柱損傷的情況是否嚴重，勢必會影響導向柱相關施工所需的常規工期，增大了集體輻射劑量的吸收，不利于輻射防護控制。

為了降低導向柱發生質量事件的概率，對導向柱保護技術的研究是非常有必要的。

3? 導向柱底部保護技術研究

3.1導向柱保護技術原理分析

導向柱與存放架配合方式為導向柱底部與下部支撐配合，導向柱本體與上部支撐配合。當導向柱底部進入下部支撐時，導向柱本體與上部支撐配合可調整圓周間隙小于導向柱底部與下部支撐配合可調整的圓周間隙，故可以得出導向柱本體安全進入上部支撐后，在導向柱下降就位過程中，將不會發生導向柱底部與下部支撐碰撞的工況。

為解決導向柱底部可能發生碰撞問題，可設計一套導向柱底部保護工裝，在導向柱底部就位進入或移出上部支撐時起到保護及導向作用，保證導向柱底部時刻處于防護狀態，降低導向柱底部損傷、損壞概率的發生。

3.2導向柱底部保護工裝設計方案

根據導向柱的設計圖，可設計一個聯結件和一個保護套安裝至導向柱底部，參見右圖。

聯結件功能主要用于將保護套安裝至導向柱底部，導向柱底部設計有M20的螺紋孔，故聯結件一端需設計成M20的螺桿用于與導向柱底部螺紋孔配合，而聯結件的另一端需設計成外螺紋用于連接保護套，以便可以將保護套安裝至導向柱底部。

保護套的設計需要考慮導向柱底部落位至存放架時的導向、定位及保護作用，故保護套需設計成倒錐形起到導向作用。同時保護套的最大直徑應保持與導向柱最大直徑尺寸一致，用以控制導向柱就位導向架存放架時的定位精度。保護套底部可設計成正方形，便于保護套手動旋入聯結件上。

設計本身亦考慮了導向柱的現場施工環境，根據反應堆水池底部輻射劑量大，不方便操作的特點，可選用聚四氟乙烯材料作為聯結件和保護套的制造材料。聚四氟乙烯材料制成的聯結件和保護套具有如下優點：

第一，具有質量輕，便于施工現場操作人員手動安裝，方便快捷，降低操作時間。

第二，聚四氟乙烯材料具有優良的化學穩定性、耐腐蝕性、密封性、高潤滑不粘性等特點，故使用其制造的保護套不會對不銹鋼產生污染，同時使用其制造的聯結件螺桿在使用時不會對導向柱底部的內螺紋產生損傷。

第三，使用聚四氟乙烯材料制造的保護套和聯結件成本低廉，可大批量制造，當現場使用時發現不可再次循環使用后，可作為廢物進行處理。

根據上述分析可知，選用聚四氟乙烯材料并根據設計尺寸制造的保護套，能夠達到導向柱就位或移出存放架時導向、定位及保護的功能。

4? 結束語

本文通過導向柱在施工現場的使用工況進行分析，其在就位或移出存放架時易發生導向柱底部磕碰損傷，進而影響核電現場換料周期關鍵路徑，產生較大的經濟損失及增加了集體輻射劑量的吸收，不利于輻射控制。故根據導向柱與存放架的設計尺寸及其使用的施工環境等多方面因素設計一套導向柱底部保護工裝，可從根本上解決導向柱底部磕碰損傷的問題，最大程度上避免了人因失誤而導致的導向柱底部損傷問題，可以達到了保護目的。同時，該保護工裝制造成本低廉，經現場使用驗證后，可在同類型機組推廣使用，其推廣價值是極其有意的。