反应堆顶盖吊具支撑工具的开发与应用

胡建强

（中广核核电运营有限公司，广东 深圳518124）

1 引言

反应堆压力容器由筒体和顶盖组成，固定和包容堆芯和堆内构件，是一回路高压冷却剂的压力边界，是防止放射性物质释放的第二道屏障的重要组成，重要性极高。核电厂每次大修期间，需将反应堆顶盖打开并吊离，以便完成反应堆燃料更换工作。反应堆顶盖吊具重约4t，直径约4m，用于反应堆顶盖（重约120t）吊装，与其吊点的连接及拆除相对不便。故每次顶盖吊具的安装拆除及运输过程会耗费大量时间并伴随安全风险。

根据顶盖吊具长期使用情况分析，该吊装过程中主要有以下问题：①拆装及吊运工作时间长。反应堆顶盖吊具需要多次拆装或在反应堆顶盖与顶盖吊具存放场地之间来回吊运，由于反应堆顶盖吊具体积大、重量重，不方便拆装且来回吊运会花费较长时间，若设计使用专用工具，有效缩短反应堆顶盖吊具的吊运距离或减少拆装次数，就能大大缩短大修工期，进而提高经济效益。②使用风险大。由于该专用吊具与反应堆顶盖的连接与拆除操作需要工作人员在10m 高处使用其他工具完成，这个过程会伴随人员坠落、落物打击及人员/设备碰伤的风险，如能设计使用专用工具，减少拆装次数，将为现场工作安全带来极大的益处。故本文设计了一套顶盖吊具支撑工具，以期解决以上两个问题。

2 设计要求及关键技术

2.1 设计要求

顶盖吊具支撑工具应满足以下要求：①能减少大修期间顶盖吊具的拆装次数，节省大修工期。②能降低现有吊装操作的安全风险，避免造成人员及其他设备的安全风险。③方便使用，能实现单人手动安装吊具支撑装置。

2.2 关键技术

根据以上设计要求，需解决以下关键技术：①小型化、轻量化，该支撑工具应设计为小型组合体，每个部件均为小型部件，便于单人组装及使用。②支撑固定技术，由于该工具用于4t 顶盖吊具的支撑及临时存放，须保证存放期间顶盖吊具能可靠固定，不晃动或坠落，否则会产生设备损伤等严重的安全后果。③安装拆除的便利性设计，支撑工具的安装拆除无需使用额外工具。

3 设计方案

3.1 总体方案

根据设计要求及顶盖吊具与顶盖吊点的结构特点，顶盖吊具支撑工具应为顶盖吊具提供一个简单易用的、可靠的临时放置条件，从而缩短大修工期并降低工作风险，最终解决现有问题。顶盖吊具原固定方式如图1所示。

图1 顶盖吊具原始固定方式

在尽量不改变顶盖吊具及其吊点的前提下，考虑利用现有的顶盖吊点通过设计小型支撑工具与现有顶盖吊点连接，进而为顶盖吊具提供临时放置平台。由于顶盖吊点为顶盖圆周均匀布置的3 个点，在这3 个吊点处安装支撑即可保证顶盖吊具临时放置的稳定性。根据以上分析及设备的布局及接口尺寸[1-2]，设计的支撑工具总体方案如图2所示。

图2 支撑工具总体方案图

反应堆顶盖吊具支撑工具包括3 个支撑单元，每个支撑单元包括支撑件、承压板、限位件及导向板各1 个。3 个支撑单元分别安装到3 个吊点上，以对顶盖吊具形成平稳支撑，端部设置的导向板，可防止顶盖吊具平面窜动。

3.2 支撑单元方案

如图3所示，支撑件呈平板状，支撑件上设有与吊点连接孔对应的铰接孔，吊点上设有穿设在吊点连接孔和铰接孔之间的销轴，以实现支撑件在其中1 个吊点上的拆卸及安装。同时，铰接孔与销轴间隙配合以方便支撑件安装到销轴上。

结合图3及图4所示，支撑件通过铰接孔与吊点可转动地连接，以使支撑件在靠近顶盖中心一侧（见图3）和远离顶盖中心一侧（见图4）之间来回翻转。可翻转的结构设计是为了能配合顶盖吊具的位置及高度调整，方便支撑件的安装及使用。

支撑件上设有侧向贯穿支撑件的长形提孔，以供单人手动操作支撑件翻转。

支撑件的上侧用于支撑吊具的位置设置可拆卸的承压板，当支撑件在位置A 时（见图4），承压板对放下的吊具进行支撑，以减少吊具对支撑件的损伤。当承压板受到损伤后，可只更换承压板即可，避免更换支撑件。

图3 支撑单元收起状态

图4 支撑单元使用状态

限位件为一“凸”字形构件，使用螺栓固定在支撑件下侧，其中间突出结构可对应嵌入吊点开槽位置，两端卡住吊点侧边以将支撑件限位在位置A。

导向板设置在支撑件上并向上伸出且其上端向远离顶盖中心一侧倾斜，以在吊具下降过程中将吊具导向到承压板上，防止吊具偏移到支撑单元以外的区域。另外，由于导向板为斜面，可限制顶盖吊具在平面内的窜动，保证顶盖吊具在临时存放期间的安全。导向板使用螺栓固定在支撑件上，以便在多次使用受到损坏时进行更换。

3 个支撑单元分别设置在3 个吊点上，3 个导向板共同限定了承受吊具的承压区域，3 个承压板形成了对吊具的承压面。

4 使用过程

下面结合图3及图4，对该反应堆顶盖吊具支撑工具的应用过程进行说明：①当对反应堆顶盖吊具进行临时放置时，首先将3 个支撑件通过销轴安装到吊点上。②在吊具到达临时存放位之前，将3 个支撑单元分别转到靠近顶盖中心一侧的位置B。③当吊具接近并高于支撑单元时，将支撑单元翻转到远离顶盖中心一侧的位置A。继续下降吊具到合适高度时调整吊具位置，让导向板将吊具导向到承压板形成的承压面上。吊具放到承压板后，吊车即可与吊具分离，即完成了吊具的临时放置。④当需再次使用吊具时，仅需用吊车将吊具吊起，再将支撑单元翻转到靠近顶盖中心一侧的位置B 即可。

5 结论

顶盖吊具支撑工具具有组装简单、安装拆除方便、可单人不使用其他工具手工操作的优点。该工具的设计使顶盖吊具的临时放置成为可能，避免耗时费力的存放方式，同时由于单人手工完成操作，也大大降低了落物等安全风险概率。

该专用工具已在大亚湾、红沿河、宁德等多个核电基地的大修现场成功使用，已成为大修现场必备的专用工具。