三代核電新燃料貯存格架安裝風險分析

張 龍

（上海核工程研究設計院有限公司，上海 200233）

新燃料貯存格架為燃料操作系統的主要設備，安裝于輔助廠房燃料操作區域。它的主要功能為存放新燃料組件，為新燃料組件提供防護，防止其受到外界損害或污染。本文以國內某三代核電新燃料貯存格架為例，詳細介紹其設計功能、結構、接口、安裝形式及安裝要求，并以此為基礎，詳細介紹新燃料貯存格架的安裝施工過程。結合核電站建設工程實際，分析新燃料貯存格架在安裝過程中出現的問題及解決途徑，提煉總結其安裝風險并提出規避措施，將為選擇合適的新燃料貯存格架安裝施工工序提供依據，為后續安裝施工活動提供指導，從而保證新燃料貯存格架安裝施工工作的順利進行。

1 新燃料貯存格架介紹

1.1 綜合介紹

新燃料貯存格架主要由格架本體和貯存間頂蓋構成。格架本體由多個貯存單元格組成，每個貯存格單元通過不銹鋼板彎折焊接形成。貯存格單元外附中子吸收板，吸收板外包中子吸收板包殼。貯存格單元之間通過不銹鋼連接板焊接相連，最終形成一個外形規則的長方體，如圖1所示。格架位于輔助廠房新燃料貯存間內，用于存放新燃料組件，能保證當燃料組件和內插件完全插入時不露出貯存單元的導向口上平面，實現對新燃料組件的保護功能。貯存間頂蓋上開有與貯存格架本體相同數量的孔，并設置可靈活打開關閉的蓋板，實現新燃料組件的進出操作[1]，如圖2所示。頂蓋安裝在新燃料貯存間頂部，用于防止異物落入新燃料貯存格架本體內對新燃料造成損害，同時可作為裝卸新燃料時檢查組件的操作平臺。

圖1 新燃料貯存格架

圖2 新燃料貯存格架頂蓋

1.2 安裝介紹

新燃料貯存格架完成驗收和清潔工作，在具備安裝條件后，先設定4個墊片堆用于接收即將安裝的新燃料貯存格架。墊片堆之間調整至同一水平，將格架放置在墊片堆上（即在理論上完全水平的基礎上）。格架底部有4個可以調節水平高度的支腿，用專用工具進行調節，調整格架的可調支撐直至格架本體4個角兩側面均為垂直狀態，即格架中的單元格為垂直狀態，此狀態將作為新燃料貯存格架安裝的基準狀態[2]。吊裝前測量格架4個頂部角點的相對高度，用以作為后續格架就位于安裝位置后調整格架垂直的一組基準對比數據。

完成格架的基準狀態測量后，將格架吊裝至安裝位置，測量格架上部4個角的監測點相對高度。如果這些監測點的測量數據和安裝前基準狀態的相對高度測量數據之間的誤差很小，則可以認為格架的安裝狀態與安裝前調整完成的基準狀態基本一致，即貯存格單元為垂直狀態。如果誤差較大，說明格架在吊裝過程中產生了一定的變形，需要將格架提升至一定高度，并調整格架底部的可調支撐，放回格架重新測量。重復上述步驟直到格架4個角的監測點相對高度與基準狀態基本一致為止。

待格架調整完成后，進行新燃料貯存間頂蓋的安裝，將頂蓋吊裝至貯存間上方。在確認貯存間頂蓋位置正確且頂蓋上開孔翻蓋中心與新燃料貯存格架單元中心重合時，下落頂蓋至安裝位置，并用地腳螺栓固定。固定完成后，對頂蓋在土建基礎之間的間隙進行密封處理，防止灰塵等其他物質進入已經形成清潔區域的新燃料貯存間[3]。

2 施工風險分析

2.1 安裝風險案例描述

新燃料頂蓋安裝在新燃料格架上部，設有一個開孔和與新燃料貯存格架單元格數量相同且形狀稍大的開孔。每個開孔設有一個翻轉蓋，在插入或移走燃料組件時蓋子可打開，以保證新燃料組件順利通過。在不進行燃料操作時，可以阻擋污物從上部落入新燃料貯存格架中，同時可作為裝卸燃料時檢查燃料組件的操作平臺[4]。某核電廠建安施工過程中發現，新燃料貯存格架安裝完成后，在進行頂蓋的吊裝就位過程中，頂蓋的各翻蓋口中心不能與新燃料貯存格架單元中心完全重合。蓋板孔普遍較格架單元向東側偏移，導致新燃料組件通過蓋板翻蓋口插入格架過程中存在磕碰的風險。將頂蓋向西調整至極限位置，與墻體完全貼合時情況依然存在。

2.2 安裝風險案例分析

通過分析可知，新燃料貯存格架頂蓋以新燃料貯存格架和墻體的距離為基準進行設計。但是，現場在安裝時忽略墻體變形對新燃料料貯存格架與頂蓋之間的相互定位關系的影響，僅考慮新燃料貯存格架與池壁之間的最小距離。由于現場墻體自下至上往東傾斜，導致新燃料貯存格架蓋板安裝時，即使完全貼合墻體，定位依然稍向東產生偏移，如圖3所示，從而導致出現案例中的問題。由于格架自由站立在池底，在燃料貯存間底板并無機械連接或焊接，因此現場最終通過千斤頂頂住格架的用于調整的螺柱支腿，將格架向東側進行調整，最終在滿足格架與池壁之間最小間距要求的同時，實現了格架單元與蓋板翻蓋口之間的重合[5]。然而，對已經安裝完成的新燃料貯存格架通過外力進行了位置調整，考慮到新燃料貯存格架為一種薄板拼裝結構，本身具有不高的機械強度，通過施加外力進行位置調整，存在對格架造成變形的風險。因此，在完成調整后，需要再次測量格架上部4個角的監測點相對高度，驗證格架的安裝狀態。若測量數據較調整之前存在變化，說明變形實際發生。若變化大于一定范圍，需要重新吊起格架，并再次調整格架底部的可調支撐，放回后再次重新測量。重復上述步驟直到格架4個角的監測點相對高度與基準狀態基本一致為止。

圖3 新燃料貯存格架以及蓋板安裝

3 結語

通過分析安裝過程中出現的問題可知，對于此類前后安裝且相互之間定位產生影響的設備，安裝前必須對兩個設備的安裝位置進行定位模擬。安裝上一個設備之前，需要考慮下一個設備的安裝是否能夠滿足自身定位要求，還要提前考慮是否可以滿足與上一臺已安裝設備之間的相互定位關系。本文從新燃料貯存格架構成和安裝兩方面展開，通過介紹某核電機組安裝過程中的案例和原因分析，提出可行的解決措施和需要注意的關鍵點，從而為后續設備的設計安裝提供參考。