廢中子溫度測(cè)量通道抽取裝置主要問(wèn)題及改進(jìn)

曾振華

（江蘇核電有限公司維修一處，江蘇連云港 222000）

1 中子溫度測(cè)量通道

田灣核電站1 號(hào)、2 號(hào)機(jī)組采用俄羅斯VVER-1000 型壓水堆機(jī)組，反應(yīng)堆的類型為V-428，在反應(yīng)堆堆芯中安裝有54 個(gè)中子溫度測(cè)量通道，用于測(cè)量中子通量、燃料組件入口處和出口處冷卻劑溫度、反應(yīng)堆頂蓋下冷卻劑溫度和事故情況下堆芯冷卻劑的液位，中子溫度測(cè)量通道結(jié)構(gòu)，如圖1 所示。反應(yīng)堆中子溫度測(cè)量通道分布在堆芯不同位置，其中堆芯中部分布了40 個(gè)中子溫度測(cè)量通道，堆芯外圍有14 個(gè)中子溫度測(cè)量通道。54 個(gè)中子溫度測(cè)量通道下部通過(guò)保護(hù)管組件內(nèi)布置的中子溫度測(cè)量通道導(dǎo)向管插入到堆芯燃料組件中，中子溫度測(cè)量通道上部組合成18 束中子溫度測(cè)量通道束引出保護(hù)管組件頂板及反應(yīng)堆頂蓋，并通過(guò)中子溫度測(cè)量通道法蘭與反應(yīng)堆頂蓋中子溫度測(cè)量通道接管實(shí)現(xiàn)密封。

田灣核電站機(jī)組年度檢修時(shí)需對(duì)出現(xiàn)故障的中子溫度測(cè)量通道進(jìn)行更換，四年解體大修時(shí)，需對(duì)全部中子溫度測(cè)量通道進(jìn)行更換，更換時(shí)需將舊的廢中子溫度測(cè)量通道從保護(hù)管組件中拆除。中子溫度測(cè)量通道長(zhǎng)約13 m，上部直徑為24 mm，下部直徑為7.5 mm，下部長(zhǎng)期在反應(yīng)堆堆芯工作，帶有極大的放射性，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和統(tǒng)計(jì)，其活化段接觸劑量率可達(dá)數(shù)十至數(shù)百希弗級(jí)別。由于需報(bào)廢的中子溫度測(cè)量通道放射性極高，因此無(wú)法直接拆除，需使用專用工具——廢中子溫度測(cè)量通道抽取裝置進(jìn)行拆除[1]。

2 抽取裝置簡(jiǎn)介

田灣核電站廢中子溫度測(cè)量通道抽取裝置主要由設(shè)備本體、纏繞機(jī)構(gòu)、排放機(jī)構(gòu)、操作平臺(tái)及電氣控制系統(tǒng)等組成，廢中子溫度測(cè)量通道抽取裝置結(jié)構(gòu)，如圖2 所示。設(shè)備本體為圓筒形結(jié)構(gòu)，上部帶有觀察窗，筒壁厚度為360 mm，具有良好的輻射屏蔽作用。纏繞機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、減速器、纏繞拉桿軸、大手輪和小手輪等，通過(guò)纏繞機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)將廢中子溫度測(cè)量通道抽出并纏繞成卷[2]。排放機(jī)構(gòu)主要實(shí)現(xiàn)將已抽出的廢通道卷排放至高放廢物桶存儲(chǔ)。電氣控制系統(tǒng)主要由電源系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成，主要實(shí)現(xiàn)廢中子溫度測(cè)量通道電動(dòng)抽取、照明控制等功能。田灣核電站廢中子溫度測(cè)量通道抽取裝置重約14 t，設(shè)計(jì)使用壽命40 年。

圖1 中子溫度測(cè)量通道

圖2 抽取裝置

3 抽取裝置工作原理

廢中子溫度測(cè)量通道抽取裝置，主要通過(guò)纏繞拉桿軸將廢中子溫度測(cè)量通道纏繞成卷，實(shí)現(xiàn)拆除廢中子溫度測(cè)量通道[3]。

進(jìn)行廢中子溫度測(cè)量通道拆除工作時(shí)，廢中子溫度測(cè)量通道已經(jīng)從燃料組件中抽出，并固定在保護(hù)管組件上，存放于保護(hù)管組件檢查井中。廢中子溫度測(cè)量通道抽取裝置，通過(guò)轉(zhuǎn)接器放到保護(hù)管組件檢查井屏蔽蓋板上與中子溫度測(cè)量通道相應(yīng)的孔中。將廢中子溫度測(cè)量通道上部剪斷，將下部直徑7.5 mm 部分通過(guò)轉(zhuǎn)接器插入抽取裝置本體內(nèi)部，并通過(guò)導(dǎo)向圓環(huán)進(jìn)入纏繞拉桿軸的U 形叉口中。通過(guò)纏繞機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)纏繞拉桿軸，將廢中子溫度測(cè)量通道纏繞成卷，廢中子溫度測(cè)量通道纏繞示意，如圖3 所示。纏繞過(guò)程中通過(guò)搖桿控制導(dǎo)向圓環(huán)，調(diào)節(jié)廢中子溫度測(cè)量通道卷纏繞均勻性。纏繞完成后，將廢中子溫度測(cè)量通道卷在排放機(jī)構(gòu)本體內(nèi)部存放，最終排放至高放廢物桶存放。廢中子溫度測(cè)量通道卷，如圖4 所示。

4 使用中的主要問(wèn)題及優(yōu)化改進(jìn)

廢中子溫度測(cè)量通道的抽取裝置在使用過(guò)程中存在問(wèn)題，影響了設(shè)備正常使用。為了提高其可靠性，防止此類問(wèn)題再次發(fā)生，對(duì)抽取裝置存在的主要問(wèn)題進(jìn)行原因分析并進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)。

4.1 抽取裝置安裝就位困難

在拆除廢中子溫度測(cè)量通道之前，需要利用環(huán)吊將廢中子溫度測(cè)量通道抽取裝置吊運(yùn)至保護(hù)管組件檢查井，通過(guò)轉(zhuǎn)接器安裝到保護(hù)管組件檢查井屏蔽蓋板上與中子溫度測(cè)量通道相應(yīng)的孔中。但在設(shè)備安裝就位時(shí)，抽取裝置與轉(zhuǎn)接器對(duì)中困難，安裝就位時(shí)間長(zhǎng)，由于安裝位置環(huán)境劑量率較高，造成安裝人員受照輻射劑量較大。經(jīng)過(guò)分析，設(shè)備安裝就位困難的主要原因?yàn)椋含F(xiàn)有的轉(zhuǎn)接器設(shè)計(jì)不合理，轉(zhuǎn)接器頭部導(dǎo)向角度過(guò)小，導(dǎo)致拔出裝置與轉(zhuǎn)接器對(duì)中困難。為此，對(duì)轉(zhuǎn)接器進(jìn)行了改進(jìn)，加大了轉(zhuǎn)接器頭部導(dǎo)向角度，改進(jìn)后抽取裝置安裝就位時(shí)間縮短了50%。

圖3 廢中子溫度測(cè)量通道纏繞

圖4 廢中子溫度測(cè)量通道卷

4.2 廢中子溫度測(cè)量通道纏繞進(jìn)空心軸限位盤后的間隙中

廢中子溫度測(cè)量通道拆除時(shí)，抽取裝置纏繞拉桿軸將廢中子溫度測(cè)量通道纏繞成卷，在纏繞拉桿軸前端設(shè)計(jì)有空心軸，空心軸前端設(shè)計(jì)有一個(gè)限位盤，限位盤后存在17.5 mm 的間隙。在以往拆除過(guò)程中，曾多次出現(xiàn)廢中子溫度測(cè)量通道纏繞進(jìn)空心軸限位盤后的間隙中，導(dǎo)致無(wú)法繼續(xù)纏繞。需要回轉(zhuǎn)纏繞拉桿軸并操作導(dǎo)向圓環(huán)，將廢中子溫度測(cè)量通道從限位盤間隙中脫出，處理過(guò)程非常困難而且費(fèi)時(shí)費(fèi)力[4]。

圖5 改進(jìn)前和改進(jìn)后的空心軸

通過(guò)分析，廢中子溫度測(cè)量通道纏繞進(jìn)限位盤間隙中的原因，為廢中子溫度測(cè)量通道纏繞部分的直徑（Ф7.5 mm）小于限位盤后方的間隙（17.5 mm）。為消除空心軸限位盤后方的間隙，維修人員對(duì)空心軸進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)加工空心軸保護(hù)罩，將間隙由30 mm 縮小至2 mm 左右，且空心軸保護(hù)罩上設(shè)計(jì)有一定坡度，避免了廢中子溫度測(cè)量通道纏繞進(jìn)間隙的可能性。改進(jìn)前和改進(jìn)后的空心軸，如圖5 所示。

4.3 抽取裝置纏繞拉桿軸轉(zhuǎn)速過(guò)快

抽取裝置將廢中子溫度測(cè)量通道纏繞成卷有兩種模式：電動(dòng)模式和手動(dòng)模式。使用電動(dòng)模式時(shí)，由于纏繞拉桿軸轉(zhuǎn)速過(guò)快，纏繞過(guò)程中無(wú)法及時(shí)通過(guò)搖桿調(diào)整導(dǎo)向拉桿端部的導(dǎo)向環(huán)的位置，無(wú)法保證中子溫度測(cè)量通道在拉桿軸上纏繞的均勻性，導(dǎo)致廢中子溫度測(cè)量通道卷直徑過(guò)大，無(wú)法順利從廢中子溫度測(cè)量通道拔出裝置的廢物傾倒孔中排出。因此，只能使用手動(dòng)模式進(jìn)行廢中子溫度測(cè)量通道的纏繞工作，工作效率低，工作時(shí)間長(zhǎng)，需要工作人員數(shù)量眾多，增加了集體劑量。

通過(guò)分析，纏繞拉桿軸轉(zhuǎn)速過(guò)快原因?yàn)殡姍C(jī)轉(zhuǎn)速高，且減速器減速比較小。為了減低纏繞拉桿軸轉(zhuǎn)速，在原有的電路上加裝了變頻器。通過(guò)變頻器可以調(diào)節(jié)輸入電機(jī)的電流頻率，降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而控制纏繞拉桿軸的轉(zhuǎn)速，有效解決了不能使用電動(dòng)模式進(jìn)行廢中子溫度測(cè)量通道纏繞的問(wèn)題，極大提高了作業(yè)效率。

4.4 抽取裝置觀察窗上結(jié)霧

廢中子溫度測(cè)量通道抽出時(shí)，由于工作環(huán)境溫度高、濕度大，廢中子溫度測(cè)量通道抽取裝置觀察窗口玻璃上容易結(jié)霧，觀察窗變得模糊，導(dǎo)致人員無(wú)法觀察廢中子溫度測(cè)量通道抽取裝置內(nèi)部的纏繞情況，極易發(fā)生纏繞故障。為了消除抽取裝置觀察窗口上的結(jié)霧，采取對(duì)設(shè)備觀察窗玻璃噴涂防霧噴劑措施，該措施有效地解決了觀察窗視線模糊難題。

4.5 抽取裝置離合器打滑

廢中子溫度測(cè)量通道抽取裝置纏繞機(jī)構(gòu)中設(shè)計(jì)有離合器，用于將電機(jī)動(dòng)力傳遞給纏繞拉桿軸，在以往廢中子溫度測(cè)量通道拆除過(guò)程中，曾多次出現(xiàn)離合器打滑現(xiàn)象，此時(shí)電機(jī)空轉(zhuǎn)而纏繞拉桿軸不轉(zhuǎn)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)廢中子溫度測(cè)量通道的纏繞。經(jīng)過(guò)分析，離合器打滑的原因?yàn)榻?jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用，離合器壓緊彈簧出現(xiàn)應(yīng)力松弛。通過(guò)調(diào)整彈簧鎖緊螺母位置使壓緊力保持在合理區(qū)間，有效解決了離合器打滑的問(wèn)題。

5 結(jié)論

對(duì)廢中子溫度測(cè)量通道抽取裝置使用過(guò)程中存在的主要問(wèn)題，分析處理并進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，提高了抽取裝置使用可靠性，提高了廢中子溫度測(cè)量通道拆除的工作效率，縮短了檢修時(shí)間，同時(shí)也降低檢修人員的工作劑量，對(duì)國(guó)內(nèi)外核電機(jī)組廢中子溫度測(cè)量通道拆除工作具有一定的借鑒意義。