高通量反应堆堆内设备装卸工艺及系统浅析

1、高通量反应堆堆内设备装卸工艺及系统浅析【摘要】本文以我国高通量试验反应堆为样本，对试验型高中子通量水池堆的堆内设备装卸总体方案进行了介绍，详细分析了主要设备的装卸工艺流程。同时，从实际操作的角度对工艺系统的设备配置进行了描述，并对设备功能和工艺需求的关系进行了阐述。论文关键词：高通量反应堆,堆内设备,装卸工艺高通量反应堆是一种重要的工程试验堆，具有较高的中子通量水平，堆内通常有多个不同的辐照空间和特殊辐照设施，可以用于进行动力堆的研究，或用于材料、化学、同位素、医学等领域的辐照研究工作。鉴于高通量堆的重要特性，各个国家都有自己的高通量工程试验堆，虽然种类和堆型有所差异，但都具有高中子通量和较大

2、辐照空间的特点。作为重要的工具堆，高通量堆通常造价较高，其运行和维护费用也比较昂贵，除了常规运行时的燃料消耗以外，其反应堆内部设备的装拆、检修、维护等活动也是影响其性能以及运行成本的重要因素。因此，在反应堆设计和建造初期，就应对堆内设备的装卸、转运、贮存工艺进行综合考虑，开展试验和研究，规划专用设备工具并进行研制。1 堆内设备装卸总体方案高通量堆为水池型反应堆，反应堆压力容器整体置于堆厅水池内，运行期间反应堆水池内一直保有一定的充水量。研究堆的反应堆结构比较特别，为了便于开展各项试验，堆内设置了许多用于试验的专用装置，堆内结构的设计也更趋向于试验操作的便利性，因此增设了不少的辅助机构，这样就提

3、高了堆内设备装卸的复杂性。高通量反应堆的堆内设备由三个主要的功能部件构成，分别为上部堆内构件、下部支承组件以及堆内测量组件。其中，上部堆内构件包括燃料装卸辅助转换架、吊篮组件、控制棒导管及支架等结构；下部支承组件上安装有测量装置固定板，组件的每一个控制棒孔道内安装有缓冲装置，用于实现控制棒落棒时的水力缓冲；堆内测量组件包括了堆内、堆外中子测量装置、堆芯温度测量装置，所有的测量装置都有相应的支承结构，保证其在反应堆的正确位置就位。堆内构件装卸的难度在于内部操作空间狭小，而各部件均有不小的重量和一定的复杂程度1。所有的堆内设备都必须合理规划其初次安装定位、检修维护时的拆除、转运、暂存，以及检修完成

4、后的复装，保证所有的设备都能得到有效的维护，确保反应堆的运行安全。堆内设备的装卸总体方案包括拆卸工艺和安装工艺方案，初次安装定位与复装流程相同，但复装时还需要考虑放射性防护问题，因此方案相对更为复杂。总体方案如图1所示，按照反应堆从外到内的顺序，根据堆内设备之间的相互装载关系进行拆卸和复装。拆卸过程中，首先拆卸的是控制棒组件以及驱动机构、控制棒导管等，之后拆卸堆内和堆外测量组件，以及与之相应的支承结构，最后拆卸上部堆内构件和下部支承组件。复装是拆卸的逆过程，但由于复装精度要求较高，因此使用了许多专用辅助装置来保证在强辐照场下完成对中及安装就位的操作，同时，堆内构件的装拆工具必须满足特殊的设计要

5、素如水下远距离操作，高中语文教学论文范文防止人员辐射等2。2 装卸工艺系统设计2.1 主要工艺流程作为燃料装卸贮存系统的相关设备，堆内构件的装卸应严格遵守燃料装卸及贮存系统设计准则的相关原则，将人员辐射安全作为首要考虑的因素，同时应保证设备安全、有效的监测并控制堆内设备的装卸精度。在确定了装卸总体方案后，根据总体框架逐步细化形成详细的工艺流程；将工艺流程进行步骤分解后针对每一步操作规划专用装卸工具设备，为整个工艺过程配备完善的设备系统，确定每一项设备的功能及满足的技术指标等；最后开展工艺系统设备的详细设计，设计过程中应充分考虑设备的性能指标、使用环境特点及要求、运输、现场使用及存放方案等，最终

6、完成设备的设计和加工制造，形成完整的堆内设备装卸工艺系统。根据总体装卸方案，堆内设备拆卸采取由外围至核心的拆卸方法，从驱动机构和控制棒组件开始拆卸，直至内部的堆内组件，逐步将堆内设备全部拆卸出堆。装卸工艺流程见图2所示。2.1.1 驱动机构拆卸工艺流程除了压力容器顶盖以外，控制棒驱动机构密封结构是反应堆的另一个重要的压力边界。高通量试验堆的驱动机构设置在反应堆底部的堆下小室内。驱动机构共分为两层，依据其布置特点，按照由外及内的顺序进行拆卸。拆卸驱动机构前，首先将控制棒组件取出。控制棒组件由上下两部分组成，互相连接后再与丝杠连接，驱动机构通过控制丝杠的升降带动控制棒对堆芯的反应性进行控制。基于此

7、种连接方式，同时为避免拆卸时放射性冷却剂漏入堆下小室，驱动机构采取上下两端分别拆卸的方式，即打开压力容器顶盖，从上部吊取控制棒组件，依次取出丝杠与控制棒连接杆并吊离堆芯进行暂存和检修维护，带强放射性的控制棒组件则直接从水下转运至贮存设施内。完成上端的拆卸后，关闭压力容器底封头管座上的隔离阀，使用专用设备按照由外至内的顺序对驱动机构进行拆除。拆除完毕的驱动机构必须考虑运输问题，由于堆下小室内空间和运输通道狭窄，必须采用专用的运输设备将驱动机构零部件转运至检修层进行维护。从装卸环境空间来看，驱动机构装卸最大的问题就在于堆下小室空间小且放射性强，故提出了提高装卸操作效率的基本需求。2.1.2 反应堆测量组件拆卸工艺流程反应堆测量组件主要用于完成反应堆内部各类状态信号的监测，如温度、中子通量、水位等。高通量试验堆的测量组件主要包括反应堆内部的中子测量装置，反应堆外部布置的中子测量装置，以及堆内的温度测量装置等。其设计均采用直插式结构从反应堆上方顶盖