EPR核电站堆芯捕集器安装

孙宗宁

摘 要：本文讲述了EPR核电站堆芯捕集器冷却结构（设备代码：RSC1360RF、质保等级：ISO ）安装方法、技术要求及安装的验收要求及方法，为以后EPR核电堆芯捕集器冷却结构安装的施工提供经验借鉴。

关键词：EPR核电站；堆芯捕集器；施工

1、引言

随着国家近年来加快了发展核电的步伐，中国核电建设进入了一个新的历史时期。随着核电技术的不断发展，从起初的第一代发展到了如今的第三代核电，台山EPR核电站就是典型的三代核电站，在EM3施工方面，EPR和CPR最大的不同点是：EPR堆型增加了一套堆芯熔融保护系统——堆芯捕集器。

2、堆芯捕集器安装简介

堆芯捕集器是EPR核电站重要的安全性设计，在反应堆压力容器发生熔化或底板破裂时，确保熔渣被吸收、冷却、以晶体状完全熔化在堆芯捕集器内部，保证整个核电站的安全。堆芯捕集器安装于堆芯压力容器下方和扩散区域房间，包括：保护层、排放渠、中央供水管、冷却结构、熔融塞和运输系统。堆芯捕集器的安装主要是冷却结构和保护层的安装，特点是：冷却结构和保护层锆砖数量多且冷却结构单个重量重、零件种类多、锆砖硬度大，施工区域空间小且相对密闭，焊接和打磨量大等。

3、基础施工

安装冷却结构的房间是八边形，排放渠出口墙面是整体钢板，其他墙面有350块预埋板，地面有556块预埋板，冷却结构固定板就焊接在预埋的钢板和预埋板上，因此土建埋件预埋情况直接影响冷却结构安装。冷却结构安装前必须对扩散区域房间进行检查，对不满足冷却结构安装的位置进行处理。

具体的测量方式是利用自制挂线坠的铁架子、线坠和直角板尺对墙面预埋板和混凝土墙面进行测量，先按理论尺寸测量并划出离墙面500mm的标准八边形，作为测量墙面基础的基准线。把线坠对准吊在基准线的正上方，用板尺测量每块预埋板中心到线坠的距离，要求距离在500±3mm。记录并标注测量尺寸，对超出误差要求的预埋板和混凝土面进行打磨处理。低于误差要求的预埋板在焊接时增加垫铁。

4、墙面、地面冷却结构的安装

冷却结构包含铸铁冷却元件44种型号，共计762块，单块重量229Kg～1681Kg不等，固定板、楔形块、条形块、螺栓等共计5287个，设备总重383.83T。首先安装排放渠出口区域，墙面冷却结构安装完成后安装地面剩余冷却结构。同一区域安装冷却结构的工序：放线——焊接固定板——安装冷却元件——零部件安装（楔形块、条形块、螺栓等）——安装密封材料。

4.1、放线施工控制重点

根据实际排放渠口中心线位置，参考冷却结构安装图纸上固定板相对位置画出墙面上固定板的焊接位置。排放渠口和正对墙面上两相邻固定板之间的距离520mm，中央供水管方向正对面两墙两相邻固定板之间的距离543mm，四个角落墙面两相邻固定板之间的距离640mm。地面固定板位置和排放渠口对应墙面上支架位置一致，之间的距离是520mm。画线验收是用卷尺依次测量相邻两线的距离即可，公差要求±2mm。

4.2、固定板焊接施工及重难点

固定板焊接，工作量大。墙面和地面共1000块预埋板需要焊接固定板。焊缝总长387.3m（碳钢焊接），另有68处固定型材与中央供水管焊接，焊缝29.9m（异种钢焊接），共需焊材538.5Kg。根据画线位置对固定板焊接区域预埋板进行打磨，预埋板焊接区域的油漆和预埋板锈蚀部分要求打磨干净，不能影响焊接。对于墙面上固定板先进行点焊，固定位置后，进行冷却结构预组装，确保安装没有问题后再进行正式焊接。预埋板如果有区域凹凸超过3mm，用预埋板加焊垫板或打磨的方式修正。扩散区房间地面有一定坡度，需保证焊接后固定板坡度一致，且与相邻固定板高度差不超过3mm。底面冷却结构安装从中央供水管两端开始，固定板在中央供水管两端墙面安装时已经焊接，第一行固定板焊接前要先放置在正确位置，然后用水平尺测量相邻两固定板横向对应点的水平度。选择多个位置进行测量，任何位置水平度不超过6mm/m，如果不能满足，就需要对地面或固定板进行打磨处理。

控制固定板坡度和高度的同时，还要控制相邻固定板之间的距离，建议把底面八边形划分为两端2个梯形和中间1个矩形，这样3个部分对固定板之间的距离分别控制。对每个区域按照图纸上固定板的位置先线划对比分析，确定每个部分固定板焊接距离，如果偏差较大，可对分界线进行少量调整。按照以上方法，固定板的焊接位置、坡度都已经确定，然后开始焊接。固定板焊接变形比较大，为了减小焊接变形，需先点焊，然后最终焊接，底部中央供水管是不锈钢材质，和固定板焊接属于异种钢焊接，要注意焊接工艺和焊材使用情况。

焊缝验收要求：不允许有裂纹、夹渣、未熔合、未焊透、表面气孔、焊瘤、飞溅，焊缝要求周围满焊。墙面上固定板和预埋板焊接焊缝焊脚高度7mm，地面上固定板和预埋板焊接焊缝焊脚高度10mm。

4.3、冷却结构安装及验收

冷却结构设计尺寸理论性较强，且由很多块冷却元件组成一个整体，在实际安装中的任何尺寸偏离都可能对后续安装产生不利影响。安装完墙面上冷却元件后再安装地面上的。墙面上冷却元件安装首先要安装冷排放渠口周围的冷却元件，合格后开始安装顶部冷却元件。地面上冷却元件安装要从中央供水管两端开始进行，将合适位置上的冷却元件从未焊接固定板的空缺位置放入，然后推放到相应位置。

验收要求：冷却元件和墙之间距离10mm，两相邻冷却元件之间间隙是8mm～15mm。墙面上所有冷却元件上部要求在同一个水平面上；冷却元件的表面要求在同一平面上，不能有明显的凹凸不平。冷却元件和固定板之间的间隙不能超过3mm。

4.4、零部件安装要点

冷却元件安装后还需要安装固定螺栓、楔形块、条形块，墙面冷却元件顶部安装固定塊。

固定螺栓安装：固定螺栓共有7种规格，数量有568颗，紧固力矩每种规格都不相同。重点说明M30×60的调整螺栓安装，此螺栓安装位置在固定板靠焊接位置，一个固定板上有两个带螺纹的螺栓孔。当插入一侧冷却元件并调整好位置后安装紧固定位螺栓，定位螺栓长度可以根据实际需求调节。安装后确保冷却元件不能左右摆动即可。

楔形块安装：楔形块安装是从冷却元件边沿和固定板缝隙中插入，位置是接触固定板“T”型平面背部，墙面上和地面上冷却元件都要安装。确保楔形块能够把固定板和冷却元件楔紧，不能使冷却元件前后上下摆动。

条形块安装：安装位置是在墙面上下两层冷却元件之间和地面每行相邻两块冷却元件之间。安装完成后，条形块和冷却元件之间的间隙不能大于3mm。对于间隙大于3mm的可以增加垫铁。

上部固定块安装：墙面上层每块冷却结构用一个角钢固定。固定方式是利用焊接在预埋板上挡块和螺栓进行固定。挡块焊接要求焊脚高度8mm。用固定螺栓固定角钢和冷却元件（紧固力矩100n·m）。

4.5、密封材料安装及检查

按照安装技术要求，所有冷却结构之间的间隙都要用密封材料填充。密封材料插入2层之间的间隙，每块密封材料搭接长约40mm。密封材料插入时会被压缩。间隙填充密封材料后，可用铝箔胶带封盖避免损坏和外材料渗透。对于向墙面上，上下两层叠放间隙比较小，可以在安装上层冷却结构前将密封材料提前铺在底层冷却结构顶部。

5、结束语

EPR核电站堆芯捕集器冷却结构安装通过上述施工工法可以确保工程质量完全符合设计要求，也为后续EPR核电项目堆芯捕集器冷却结构安装提供参考和借鉴。

参考文献：

[1]堆芯熔融物稳定系统冷却结构安装技术指导

[2]RCC-M“压水堆核岛机械设备设计和建造规则”2007版