重水堆核电站燃料装卸系统和装卸料机.doc

重水堆核电站燃料装卸系统和装卸料机第13卷第4期核电工程与技术Vo1.13No.421300芷12,ElNuclearPowerEngineeringandT重水堆核电站燃料装卸系统和装卸料机弓6一捌皂2Dee.2O00摘要简要介绍秦山三期重水堆核电站燃料装卸系统的布置,功能和换料步骤,以及装卸料机的基本构造,性能和运行特征.关毽词憋墨墨整,毒盘盐扭,熏查苎苎童苎.1燃料装卸系统1.0综述重水堆核电站采用不停堆装卸燃料.装卸料机须在反应堆运行工况下与高温高压的燃料通道相衔接,进行换料.整个燃料装卸系统(图1)的任务包括新燃料储存和转运,燃料更换,以及乏燃料的转运和储存.新燃料储存问,乏燃料接受池和储存池,装卸料机去污问和检修问.以及与本系统有关的主控室都坐落在辅助厂房内;而燃料装卸系统的其它部分都在反应堆厂房内.装卸料机在反应堆两端面进行换料.在新燃料通道装人新燃料,在乏燃料通道卸料.在换料时,通常有两台装卸料机在反应堆两侧相互配合同时进行操作.整个燃料装卸系统的运行.主要由计算机远距离自动控制;仅仅在新燃料装人传送机构时或这系统有关部件维修时,需要工作人员进人反应堆厂房.由于乏燃料包含高度放射性物质,整个系统采用生物屏蔽和排风控制,确保工作人员受到的辐照剂量在规定范围之内.1.1新燃料储存和传送新燃料储存和操作系统包括新燃料的接受,储存,检验和传送.新燃料储存间足够储存电站九个月所需的新燃料装量加上初装料的临时存放.两台新燃料传送机坐落在反应堆厂房新燃料传送间,邻近反应堆腔室.在两个装卸料机维修区之间,分别与各自的新燃料通道相连接.检查合格后的两个新燃料棒束装人新燃料传送机料仓的某个工位内,接着料仓旋转到下一个工位.然后,另两个检查合格的新燃料棒束装人这个工位.重复这步骤,通常总计装人8个新燃料棒束.在作装料操作的装卸料机连接到新燃料通道后,与该通道相连的新燃料传送机的料仓旋转到屏蔽塞工位,它的传送推杆将新燃料通道内的屏蔽塞取出,并将它装人料仓内.接着,装卸料机的料仓旋转到空工位,而新燃料传送机的料仓旋转到满工位.然后,传送推杆将两个新燃料棒束装人装卸料机的料仓内.通常这个过程重复三次,直到8个新燃料棒束都装人装卸料机的料仓内.1.2换料3O换料时,两台装卸料机都停在需换料的燃料通道两侧,并与燃料通道相连.由于各个燃料通道内冷却水的水流方向不一致,因此燃料通道里燃料换料操作需根据该燃料通道的水流方向而定.燃料通道上游侧的燃料传送机把新燃料预先送人该侧的作装料机用的装卸料机.燃料通道下游侧的装卸科机此时作卸料机用.在通道换料结束后,需把从通道里接受的乏燃料通过卸料孔道向外发送.当需换料的燃料通道里水流方向改变后,换料操作随之变换.典型的8个燃料棒束换料操作的步骤(图2)大致如下:(以下,将执行装新燃料的装卸料机简称装料机,执行接受乏燃料的装卸料机简称卸料机)a.装料机的B杆取回在燃料通道上游端的密封塞;卸料机的B杆取回在同一燃料通道下游端的密封塞,装料机的B杆和卸料机的B杆分别推各自导向套管人管嘴,并到达燃料通道相应位置.b.装料机的B杆与燃料通道上游端的屏蔽塞相连,并将它置人装料机的料仓内;卸料机的B杆与燃料通道下游端的屏蔽塞相连接.c.装料机料仓旋转,使某一对新燃料棒束处在装料位置.d.装料机的C杆将一对新燃料棒束推人燃料通道.重复上面步骤,直至装料机内的8个燃料棒束都被推人燃料通道内.期间,卸料机的B杆将它的屏蔽塞往回撤,直到它的分离器内的侧向挡块插入并挡住燃料串;与此同时,B杆已将屏蔽塞撤回料仓.e.卸料机料仓旋转到某个空工位,接受燃料通道内列在最前的两个乏燃料棒束.它的侧向挡块挡住剩余的燃料串.f.卸料机料仓转到某个空工位.g.重复上面步骤3次,直至8个乏燃料棒束都从燃料通道卸人卸料机料仓内.装料机的B杆将它的屏蔽塞放回燃料通道上游原来位置;卸料机的B杆将它的屏蔽塞放回燃料通道下游原来位置;然后它们将各自的导向套管移走,并且放回各自的料仓内.h.装料机的B杆将它的密封塞救回燃料通道上游端;卸料机的B杆将它的密封塞放回燃料通道下游端.至此换料操作完成.1.3装卸料机的移动装卸料机头通过它的托架安装在小车上;装卸料机小车悬挂在桥架上,或在装卸料机维修区导轨上.装卸料机小车包括本体和上,下部支承组件.这小车本体能水平地沿反应堆面移动,其上部支承组件能竖直移动,下部支承组件能朝向或背离反应堆面移动.装卸料机桥架能从装卸料机维修区导轨接受悬挂装料机头和托架的小车;并且,桥架能升到指定的燃料通道水平排高度.反过来,当装卸料机桥架处在低位时,装卸料机维修区导轨是桥架的延伸,并能使装卸料机头停留在它的维修区的任何通道处(包括新燃料通道,辅助通道,演习通道和乏燃料通道).1.4乏燃料的传送和储存乏燃料操作和储存系统包括反应堆厂房内的卸料和传送设备,以及在辅助厂房内的乏燃料接受和储存设备.乏燃料首先装入卸料水池,再通过水下通道到接受水池,最后到达储存水池.装卸料机卸料时,每次有两个乏燃料棒束从该机送出,通过乏燃料通道进入停在通道出口下方的升降机燃料勺内,然后跟着升降机降人卸料水池,并进入在池底的传送格架内;传送格架安置在小车上,小车在卸料池传送带上.一旦装卸料机内的乏燃料全部进入传送格架内,通过传送带上的链轮传动装置,小车抵达水下通道始端处的安全壳闸门.在乏燃料通道球阀打31开前,安全壳闸门应是关闭的;在球阀关闭后,才能打开安全壳闸门.装有乏燃料的小车从卸料水池传送带转移到水下通道传送带上,随后抵达接受水池.接着,在接受水池上方工作走道上的操作工人使用专用工具,将格架内的燃料棒束,一个一个地取出并放到乏燃料储存托盘内.每个储存托盘容纳24个乏燃料棒束.在储存托盘装满乏燃料棒束后,托盘被移到它的传送带上,并被传送到乏燃料储存水池.人桥安装在乏燃料储存水池桥吊的下方,跟着桥吊的移动,人桥能覆盖整个水池,成为一个可移动式工作平台.操作工人站在人桥上,利用电动升降机和专用长柄工具操作托盘.最后,每76个托盘被叠成19层高的4叠堆组件,最顶上的托盘中乏燃料棒束仍有足够的水屏蔽层厚度.乏燃料水池有足够的容量,能储存反应堆运行10年积累的乏燃料量.1.5燃料操作的控制系统燃料操作的电气仪表控制系统包括用于执行由电厂控制计算机或操作员发出的指令,并对两者反馈信息的现场装置和控制设备.燃料操作程序控制系统包括控制计算机和它与燃料装卸系统的接口,它们控制了整个换料操作.全厂数字控制计算机与控制台及现场装置相连接.它的第一个功能是执行自动控制操作,它的第二个功能是监察整个换料操作.燃料操作控制系统的控制方式分四类:自动连续运行,自动步进,半自动和手动.燃料操作的保护系统是一套逻辑继电器,所有的控制指令都经过这套保护系统.它的功能是防止设备的重大损坏,和防止出现危害工作人员的环境.保护系统的逻辑是独立于计算机的,并与它分开.保护系统的各种联锁能用手动开关旁通,但其钥匙是由专人保管的.2装卸料机2.0综述装卸料机的功能是从新燃料通道接受新燃料棒柬,并将它们装入反应堆燃料通道内,以及从反应堆接受乏燃料棒束,并通过乏燃料通道将它们卸入卸料水池内.装卸料机头(图3)支撑在托架上,托架悬挂在装卸料机小车上.装卸料机头能灵活地移动到任一指定的燃料通道处.两台装卸料机在反应堆面更换燃料,当其中一台装新燃料时,另一台接受乏燃料.为了执行上述工作,两台装卸料机坐落在选定的同一燃料通道的两侧,并分别与这个燃料通道的两端相连接.装卸料机头主要由管嘴,分离器,料仓和推杆组成,另外还包括管嘴塞,推杆座,导向套管和它的插入工具等.以下作简要说明:2I管嘴部件管嘴部件能使装卸料机头牢固地连接在反应堆燃料通道上,并保证其在高温高压下的密封.同样,它能使装卸料机头与新燃料通道,乏燃料通道,辅助通道或演习通道相连接.管嘴部件前部有一个触环,假如装卸料机头朝向燃料通道端部移动有较大的错对中,触环就会碰到燃料通道端部,并触发安置在触环后面的磁性簧片开关,由此输入信号给计算机,计算机再输出信号给控制电路,以中止装卸料机头的向前移动,并重新对中.在管嘴内的探针监察燃料通道端面相对于装卸料机头管嘴密封面的位置.探针由4个线位移电位计构成,电位计臂尖邻近管嘴密封面.当装卸料机头向前移动直至探针的4个电位计臂尖中的一个或几个碰到燃料通道端面,这就标志装卸料机头已到位,下一步就可与燃料通道端部件衔接和夹紧.322.2分离器部件每个装卸料机头有两个分离器,它们执行相同的功能,且同时操作,每个分离器部件包含一个传感器,一个回摧器和两个燃料挡块.传感器豫一个机械手指,能感知燃料棒柬或屏蔽塞的存在.回推器用来将一对燃料棒束或一个屏蔽塞与位于它上游的燃料串分开.燃料挡块用来挡住在上游的燃料串.分离器的上述动作是由装卸料机重水控制系统的液压传动来实现的.2.3料仓部件料仓部件有12个仓位,它们用来存放燃料捧束,燃料通道的密封塞和屏蔽塞,管嘴塞,推杆座,导向套管和它的插人工具等.12个仓位连接在一起,并由液压马达,减速器和传动装置带动旋转.换料时,根据需要,料仓部件转动使各仓位轮流转到工作位置,配合整个换料操作.2,4推杆部件推杆部件用来传送燃料棒束,安装和收回导向套管,密封塞,屏蔽塞和管嘴塞.推杆部件包括B杆,锁紧杆和C杆.这三根杆是同心圆管.B杆和锁紧杆由液压马达通过齿轮系和滚珠丝杆来驱动,但是C杆由重水控制系统驱动.B杆的总行程是3187mm,它能向前移动到燃料通道内的屏蔽塞处.C杆随B杆移动外,能相对于B杆运动,其相对行程是3798nma,所以C杆的总行程是6985mm,这足够达到反应堆的中心.锁紧杆,除随B杆移动外,也能相对于B杆移动,其相对行程是3338nma,以便在存取各种塞子,推杆座和导向套管插人工具时提供锁紧和解锁功能.2.5装卸料机重水系统装卸料机有些部分需要各种压力的重水供给.一般来说可以分为两类:第一类是用于控制装卸料机料仓压力和温度在规定值的工艺重水,工艺重水还用来冷却在料仓内的乏燃料;第二类是用于操作装卸料机C杆和分离器的动力重水.由于在不停堆装卸料时,重水的流动方向总是从装卸料机流向反应堆的燃料通道,装卸料机用反应堆品级的重水.装卸料机重水供给系统可分为三个分系统:重水供给分系统,重水回归分系统和重水泄漏收集分系统.重水供给分系统从热传输系统重水储存箱或重水回归分系统中取重水,并向两台装卸料机重水阀站提供能调压的已过滤的重水.重水供给分系统由一台低压过滤器,两台供水泵,两台高压过滤器,一台旁通冷却器,以及管道,阀门,仪表和控制设备等组成.重水回归分系统接受从装卸料机返回的重水,并在其回到供给分系统之前对其进行冷却和净化.重水泄漏收集分系统将泄漏的重水收集到两个罐中,并在必要时,将罐内的重水排放到全厂重水收集系统内.装卸料机重水控制系统从重水供给系统获得能调压的,已冷却和净化的反应堆品级的重水.这些重水供应到装卸料机重水阕站,在阀站重水分成两股,一股到料仓供给回路,另一股到驱动器供给回路.供给驱动器的重水最终也回到料仓,与前一股重水一起用来冷却储存在料仓内的乏燃料.料仓的压力由重水控制回路和重水供给回路共同决定.料仓的压力随装卸料机的工作方式而变,它有4个压力整定值:准备压力,高压,中压和低压.?准备压力当装卸料机未与任何通道连接,它的料仓处于准备压力状态时,其压力整定值是3.1IMPa.?高压或中压当装卸料机与燃料通道上游端相连接,在移走密封塞前,它的料仓选择高压状态,其高压33整定值是11.38MPa这压力稍高于燃料通道上游端的压力(最大值是l1IOMPa).当密封塞被移走,料仓压力降到燃料通道的压力.因为这个压力低于控制阔的设定值,使控制阀关闭,从而中止料仓回归管线上的回归流;于是进人上游装卸料机料仓的重水将流入燃料通道,这就防止了热传输系统的重水进人装卸料机.当装卸料机与燃料通道下蝣端相连接,在移走密封塞前,它的料仓选择中压状态,其中压整定值是10.48MPa.这压力稍高于燃料通道下游端的压力.同样道理,当密封塞被移走,进入下游装卸料机的重水也将流人燃料通道.-低压当装卸料机连接到新燃料通道,乏燃料通道或辅助通道,它的料仓选择低压状态,其低压整定值是大气压力.2,6装卸料机油压系统装卸料机油压系统分为两套独立的装置:液压动力组和阀门组.液压动力组包括油箱,主泵,增压泵,过滤器,滤网和阀门等.阀门组包括高压过滤器,压力开关和仪表,储油器和阀门等,每个油箱中的油用电加热器加热,油的冷却用热交换器.装卸料机油匪系统用来操作管嘴夹紧器,B杆,锁紧杆和料仓转子等,以及装卸料机小车上的某些传动装置.2.7装卸料机运行和控制装卸料机的运行,控制和联锁保护已在前面的燃料装卸系统一节中介绍,这里不再重复.圈1燃料装卸系统bdfBh图中符号一B杆密封塞(21-屏蔽塞I31一分离器图2装卸料操作步骤瞥嘴世环推扦1专动齿轮箝组件图3装卸料机头参考文献19835000一DM一001,FuelTransfer&StorageDesignManual,内部资料.E29835210一D一001,FuellirlmchlneHeadDesignManual,内部资料.39835224一DM一001,Rld】”gMachineCarriageDesignManual,内部资料.49835230一DM一001,F/MHead&AuxiliariesDzOSystemD曲lManual,内部资料.59863500一DM一001,Fl,r&StorageImmarentafion&ControlsDesignManual,内部资料FuleHandlingSystemandFuel