论文部分内容阅读
【摘 要】在AP1000核电站建设中，作为核电厂燃料进出的通道，由翻转机、转运轨道、转运管道、各种阀门和电气设备组成的燃料转运系统的设备基础处理和安装工作精度要求非常高。本文就燃料转运系统安装过程中所涉及的设备系统安装要点和难点工作做一次分析。
【关键词】AP1000；燃料转运系统；FTS
作为我国引进的美国西屋公司开发的第三代核电站AP1000技术，三门、海阳两个核电厂址正在进行共4台机组的建造工作。我国的核电企业应积极吸收美国西屋公司在设计AP1000核电站方面的一些先进理念，比如模块化施工、DP点的应用，开顶施工法，安装与结构并行施工等。笔者拥有三门、海阳核电站的机械设备与结构系统的多年的建设管理经验，在施工管理过程中，对模块化施工感受颇深。但是本文就截取模块施工中一个极为重要的系统-燃料转运系统的安装要点，做简单的分析。
1.燃料转运系统介绍
燃料转运系统英文为Fuel Transfer System，简写FTS。燃料转运系统承担着核岛燃料运输的工作，作为核电厂燃料进出安全壳厂房和辅助厂房的通道机构，燃料转运轨道穿过换料水池房间、屏蔽墙和CA20模块12564房间区域，基础支撑底板标高98’1”，轨道总长度约23米。燃料转运系统主要机械机构包括两条燃料转运轨道（总共4段，辅助厂房侧2段，安全壳厂房1段，燃料转运管内1段）、燃料翻转机（2部，分别位于11504房间和12564房间），手动阀门系统（1个组件），燃料转运管（1个组件，主要包括管道、管内轨道）、轨道支撑及预埋板（8块），由于轨道在燃料转运过程中承担动载荷，安装精度要求较高。
2.燃料转运系统安装逻辑施工分析
作为横跨AP1000两个最大结构模块内房间的燃料转运通道，在FTS本体安装之前需要进行以下基础施工以及贯穿件的安装。
（1）8个预埋板的安装工作。它们分布在12564房间和12504房间，依次为5块、3块。等待11504房间和12564房间楼板混凝土浇筑时预埋在混凝土内。由于混凝土浇筑后预埋板标高固定，所以在其上两个房间混凝土浇筑前就应该提早进行安装。
（2）房间钢覆面安装工作。作为存放和转运燃料组件的房间，钢覆面的主要用于屏蔽燃料组件放射性水的渗透屏蔽和渗透收集功能。钢覆面的安装厚度在12.7mm，采用四个规则钢板对接全熔透焊接，焊缝下部存在混凝土浇筑前安装好的泄漏槽和泄漏槽管道，用以收集焊缝渗透的放射性水。
（3）穿越CA01模块和屏蔽墙的两个贯穿件安装。由于上述贯穿件需要承载燃料转运管组件，为了满足燃料转运管高精度安装要求，上述两个贯穿件安装精度要求同样很高，二者中心应在同一条轴线上，同心度安装精度约±3.2mm，位置偏差同样是±3.2mm。
（4）燃料转运系统本体设备的安装工作。上述所有基础以及贯穿件在模块尾项处理中施工完毕后，根据现场燃料转运系统设备组件到货情况，可以有序组织施工。在对燃料转运系统设备实际安装过程中，要遵循从下往上，先结构后设备，先隐蔽区域后敞开区域的安装原则，燃料转运通道的施工逻辑如下：燃料转运轨道支撑安装及调节→燃料转运管组件就位及调节固定→手动阀门组件安装→安全壳厂房侧和辅助厂房侧共3段轨道就位及调节固定→2部燃料翻转机及电气组件的安装调节。以上施工顺序并不存在绝对逻辑，可能在燃料转运管安装过程中，调节燃料转运轨道的标高，以配合燃料转运管内部轨道的整体平面度和水平度的要求。
3.燃料转运系统本体设备安装
（1）燃料转运管的安装。燃料转运管内轨道已经在燃料转运管到货前在制造厂内安装完毕，形成独立的燃料转运管道组件，所以在安装过程中只需要对管道组件进行安装施工。燃料转运管组件穿过CA01模块和屏蔽墙的两个贯穿件，内部主要由弹性支撑、膨胀节组件进行固定，通过法兰盘和手动阀门组件进行连接。燃料转运管内部轨道两端水平度偏差要求小于1mm，内部轨道和安全壳侧以及辅助厂房侧轨道水平度偏差要求小于1mm。
（2）手动阀门安装。手动阀门作为燃料转运管的密封设备，其基础坐落在预埋板上，由具有水平和垂直调节的弹性支撑进行固定。此阀门上部存在远程控制机构组件，可以远程遥控阀门的闭合，以满足在燃料组件进出的需要。
（3）燃料转运轨道支撑、轨道的安装及调节。2条燃料转运轨道总长度约23米，总共4段，辅助厂房侧2段，安全壳厂房1段，燃料转运管内1段。燃料转运轨道辅助厂房侧和安全壳侧轨道有8根支撑，坐落在预埋板上。由于预埋板在安装过程选用的基准点不同，在加上CA20、CA01模块就位过程中的误差，可能导致轨道安装标高存在偏差，如果存在此种情况，可通过支撑下部垫铁进行调节，但是调节量不得大于25.4mm。轨道两端水平度偏差要求小于1mm，与燃料转运管内部轨道水平度偏差要求小于1mm。燃料转运轨道安装调节过程中要配合转运管的安装，以使二者同在一个水平面上，尽量减小二者存在的安装误差。
（4）燃料翻转机的安装。2台燃料翻转机及附属组件分别位于11504房间和11564房间的燃料转运轨道上。上部空间吊车垂直下方燃料组件到燃料翻转机内，燃料翻转机通过反转，燃料组件反转到水平方向，然后可以沿着转运轨道移动到另外一个房间。翻转机安装要求取决于燃料转运轨道的安装精度。
（5）燃料转运系统机械设备组件安装完毕后，需要对系统整体做一次性能试验，以验证翻转机的翻转性能，转运通道运转的平衡性，远程控制阀门的开合灵敏度。
4.燃料转运系统本体设备安装基准点的选择
在AP1000核电厂建造过程中，用于设备定位的坐标有模块本体上的DP点定位，以及核岛坐标定位。DP点定位主要用于模块组装过程中子模块之间尺寸的确定，提高子模块组装质量控制要求，在模块吊装到核岛后，DP点是有利于测量是否满足核岛坐标要求，同时容易监控大型模块在吊装就位后是否发生变形。核岛坐标以核岛内某一点为基准点，分配给核岛立体空间里任意一点以三维坐标。
燃料转运系统由于众多的基础埋件以及贯穿件在实际施工过程中参照坐标不同，导致系统各个部件精度要求难以协调。笔者在此建议，抛开CA01模块、CA20模块就位后的偏差，如果在安装穿越CA01模块和屏蔽墙的两个贯穿件精度较高，且同心度精度很高，可以通过贯穿件的轴心进行投影反射点到CA20单面墙体上，来确定12564房间的施工基准点，用以指导12564房间的预埋板、支撑、轨道的安装。同理通过贯穿件的轴心延长线上点坐标，用以指导12504房间基础预埋板、支撑、轨道的安装。这样可以统一基准点，屏蔽累积安装误差，对于在安装过程中满足燃料转运系统机械设备安装精度要求有极大的帮助作用。
【参考文献】
[1]APP-GW-GEP-001.Technical and Administrative Requirements for Engineering Services for the AP1000 Nuclear Power Plant.
[2]APP-FH05-Z0-001 AP1000 Fuel Transfer System Design Specification.
[3]Westinghouse Nuclear Fuel Division Specification F-5 AP1000， “Instructions，Precautions， and Limitations for Handling New and Partially Spent AP1000 Fuel Assemblies.
【关键词】AP1000；燃料转运系统；FTS
作为我国引进的美国西屋公司开发的第三代核电站AP1000技术，三门、海阳两个核电厂址正在进行共4台机组的建造工作。我国的核电企业应积极吸收美国西屋公司在设计AP1000核电站方面的一些先进理念，比如模块化施工、DP点的应用，开顶施工法，安装与结构并行施工等。笔者拥有三门、海阳核电站的机械设备与结构系统的多年的建设管理经验，在施工管理过程中，对模块化施工感受颇深。但是本文就截取模块施工中一个极为重要的系统-燃料转运系统的安装要点，做简单的分析。
1.燃料转运系统介绍
燃料转运系统英文为Fuel Transfer System，简写FTS。燃料转运系统承担着核岛燃料运输的工作，作为核电厂燃料进出安全壳厂房和辅助厂房的通道机构，燃料转运轨道穿过换料水池房间、屏蔽墙和CA20模块12564房间区域，基础支撑底板标高98’1”，轨道总长度约23米。燃料转运系统主要机械机构包括两条燃料转运轨道（总共4段，辅助厂房侧2段，安全壳厂房1段，燃料转运管内1段）、燃料翻转机（2部，分别位于11504房间和12564房间），手动阀门系统（1个组件），燃料转运管（1个组件，主要包括管道、管内轨道）、轨道支撑及预埋板（8块），由于轨道在燃料转运过程中承担动载荷，安装精度要求较高。
2.燃料转运系统安装逻辑施工分析
作为横跨AP1000两个最大结构模块内房间的燃料转运通道，在FTS本体安装之前需要进行以下基础施工以及贯穿件的安装。
（1）8个预埋板的安装工作。它们分布在12564房间和12504房间，依次为5块、3块。等待11504房间和12564房间楼板混凝土浇筑时预埋在混凝土内。由于混凝土浇筑后预埋板标高固定，所以在其上两个房间混凝土浇筑前就应该提早进行安装。
（2）房间钢覆面安装工作。作为存放和转运燃料组件的房间，钢覆面的主要用于屏蔽燃料组件放射性水的渗透屏蔽和渗透收集功能。钢覆面的安装厚度在12.7mm，采用四个规则钢板对接全熔透焊接，焊缝下部存在混凝土浇筑前安装好的泄漏槽和泄漏槽管道，用以收集焊缝渗透的放射性水。
（3）穿越CA01模块和屏蔽墙的两个贯穿件安装。由于上述贯穿件需要承载燃料转运管组件，为了满足燃料转运管高精度安装要求，上述两个贯穿件安装精度要求同样很高，二者中心应在同一条轴线上，同心度安装精度约±3.2mm，位置偏差同样是±3.2mm。
（4）燃料转运系统本体设备的安装工作。上述所有基础以及贯穿件在模块尾项处理中施工完毕后，根据现场燃料转运系统设备组件到货情况，可以有序组织施工。在对燃料转运系统设备实际安装过程中，要遵循从下往上，先结构后设备，先隐蔽区域后敞开区域的安装原则，燃料转运通道的施工逻辑如下：燃料转运轨道支撑安装及调节→燃料转运管组件就位及调节固定→手动阀门组件安装→安全壳厂房侧和辅助厂房侧共3段轨道就位及调节固定→2部燃料翻转机及电气组件的安装调节。以上施工顺序并不存在绝对逻辑，可能在燃料转运管安装过程中，调节燃料转运轨道的标高，以配合燃料转运管内部轨道的整体平面度和水平度的要求。
3.燃料转运系统本体设备安装
（1）燃料转运管的安装。燃料转运管内轨道已经在燃料转运管到货前在制造厂内安装完毕，形成独立的燃料转运管道组件，所以在安装过程中只需要对管道组件进行安装施工。燃料转运管组件穿过CA01模块和屏蔽墙的两个贯穿件，内部主要由弹性支撑、膨胀节组件进行固定，通过法兰盘和手动阀门组件进行连接。燃料转运管内部轨道两端水平度偏差要求小于1mm，内部轨道和安全壳侧以及辅助厂房侧轨道水平度偏差要求小于1mm。
（2）手动阀门安装。手动阀门作为燃料转运管的密封设备，其基础坐落在预埋板上，由具有水平和垂直调节的弹性支撑进行固定。此阀门上部存在远程控制机构组件，可以远程遥控阀门的闭合，以满足在燃料组件进出的需要。
（3）燃料转运轨道支撑、轨道的安装及调节。2条燃料转运轨道总长度约23米，总共4段，辅助厂房侧2段，安全壳厂房1段，燃料转运管内1段。燃料转运轨道辅助厂房侧和安全壳侧轨道有8根支撑，坐落在预埋板上。由于预埋板在安装过程选用的基准点不同，在加上CA20、CA01模块就位过程中的误差，可能导致轨道安装标高存在偏差，如果存在此种情况，可通过支撑下部垫铁进行调节，但是调节量不得大于25.4mm。轨道两端水平度偏差要求小于1mm，与燃料转运管内部轨道水平度偏差要求小于1mm。燃料转运轨道安装调节过程中要配合转运管的安装，以使二者同在一个水平面上，尽量减小二者存在的安装误差。
（4）燃料翻转机的安装。2台燃料翻转机及附属组件分别位于11504房间和11564房间的燃料转运轨道上。上部空间吊车垂直下方燃料组件到燃料翻转机内，燃料翻转机通过反转，燃料组件反转到水平方向，然后可以沿着转运轨道移动到另外一个房间。翻转机安装要求取决于燃料转运轨道的安装精度。
（5）燃料转运系统机械设备组件安装完毕后，需要对系统整体做一次性能试验，以验证翻转机的翻转性能，转运通道运转的平衡性，远程控制阀门的开合灵敏度。
4.燃料转运系统本体设备安装基准点的选择
在AP1000核电厂建造过程中，用于设备定位的坐标有模块本体上的DP点定位，以及核岛坐标定位。DP点定位主要用于模块组装过程中子模块之间尺寸的确定，提高子模块组装质量控制要求，在模块吊装到核岛后，DP点是有利于测量是否满足核岛坐标要求，同时容易监控大型模块在吊装就位后是否发生变形。核岛坐标以核岛内某一点为基准点，分配给核岛立体空间里任意一点以三维坐标。
燃料转运系统由于众多的基础埋件以及贯穿件在实际施工过程中参照坐标不同，导致系统各个部件精度要求难以协调。笔者在此建议，抛开CA01模块、CA20模块就位后的偏差，如果在安装穿越CA01模块和屏蔽墙的两个贯穿件精度较高，且同心度精度很高，可以通过贯穿件的轴心进行投影反射点到CA20单面墙体上，来确定12564房间的施工基准点，用以指导12564房间的预埋板、支撑、轨道的安装。同理通过贯穿件的轴心延长线上点坐标，用以指导12504房间基础预埋板、支撑、轨道的安装。这样可以统一基准点，屏蔽累积安装误差，对于在安装过程中满足燃料转运系统机械设备安装精度要求有极大的帮助作用。
【参考文献】
[1]APP-GW-GEP-001.Technical and Administrative Requirements for Engineering Services for the AP1000 Nuclear Power Plant.
[2]APP-FH05-Z0-001 AP1000 Fuel Transfer System Design Specification.
[3]Westinghouse Nuclear Fuel Division Specification F-5 AP1000， “Instructions，Precautions， and Limitations for Handling New and Partially Spent AP1000 Fuel Assemblies.