摘要：本文簡要介紹了壓水堆核電站的原理及其組成，并對其關(guān)鍵部分冷卻系統(tǒng)的回路安裝步驟進(jìn)行了介紹分析，提出了主回路安裝設(shè)計的優(yōu)化步驟及該優(yōu)化設(shè)計的主要優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：壓水堆核電站；回路安裝；優(yōu)化

前言

核電站主要由核島和常規(guī)島兩部分組成。核島是由原子核裂能量制造出的蒸汽核島，其中包括反應(yīng)堆裝置和一回路系統(tǒng)；常規(guī)島主要利用蒸汽發(fā)電能量制造。核電站堆型眾多，其中以壓水堆核電站為主要堆型。壓水堆核電站特點是以普通水為冷卻劑和慢化劑，輕水在壓水堆內(nèi)不沸騰。壓水堆核電站也主要是由核島和常規(guī)島構(gòu)成。核島系統(tǒng)設(shè)備主要有壓水堆主體、回路系統(tǒng)以及其他安全性的輔助系統(tǒng)。常規(guī)島系統(tǒng)設(shè)備與一般發(fā)電廠系統(tǒng)類似。總之核電廠由核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)、常規(guī)汽輪發(fā)動機組和配套設(shè)施三部分組成，裂變能中國冷卻和轉(zhuǎn)換變成熱能，最后通過渦輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)換成動能，最終轉(zhuǎn)換成電能。通過以上論述我們可以看出壓水堆核電站中相對很重要的一部分就是裂變能轉(zhuǎn)換到一般可利用的熱能過程中，需要冷卻處理，而冷卻劑系統(tǒng)就是其中的核心部分。冷卻系統(tǒng)的主回路主要由壓力容器、蒸汽發(fā)生器、主泵、主管道熱冷段以及過段段等設(shè)備封閉連接而成。主回路的安裝在整個壓水堆建設(shè)中占據(jù)重要一環(huán)但又具有難度系數(shù)大、施工環(huán)境復(fù)雜等難度特點，因此冷卻系統(tǒng)的整個安裝必須精心設(shè)計和完善，努力提高安裝水平，確保建設(shè)質(zhì)量。

一、 主回路安裝步驟

第一步，主管道的熱段、冷段以及過渡段運輸?shù)街鞴艿婪績?nèi)，熱段彎頭端口與蒸汽發(fā)生器相連，三段組建成過渡段。在主要設(shè)備就位后，主設(shè)備到主管道之間需要進(jìn)行焊縫作業(yè)，首先是反應(yīng)堆壓力容器與主管道熱段直管相焊縫，然后是蒸汽發(fā)生器與主管道熱段彎頭相焊縫，該作業(yè)環(huán)節(jié)，首先需要實現(xiàn)蒸汽發(fā)生器同主管道熱段之間的密縫焊接，然后對反應(yīng)堆壓力容器與主管道熱段之間的焊縫組對焊接作業(yè)，但這樣的焊縫工作，效率相對較低，作業(yè)量相對較大，作業(yè)工期較長。第三步是主泵與主管道冷段直管相焊縫，第四步是反應(yīng)堆壓力容器與主管道冷段彎頭相焊縫，第五步是蒸汽發(fā)生器與主管道過渡段彎頭相焊縫，第六步是主管道過渡彎頭與主管道垂直調(diào)整段相焊縫，第七步是主管道水平調(diào)整段與主管道垂直調(diào)整段相焊縫，最后是主泵與主管道水平調(diào)整段相焊縫。以上回路安裝步驟是傳統(tǒng)安裝步驟，整個步驟實踐下來存在諸多細(xì)節(jié)問題亟待解決。首要問題是，蒸汽發(fā)生器支腿留下很小的再作業(yè)空間，對接下來的焊縫作業(yè)造成作業(yè)麻煩，尤其是過渡段彎頭的焊接是需要一定作業(yè)空間的的焊縫作業(yè)，過小的焊接作業(yè)空間是十分不利的，客觀上造成了困難的安裝焊縫作業(yè)環(huán)境。另外一個不可忽視的問題是，蒸汽發(fā)生器和主管道熱段之間的焊縫作業(yè)有諸多環(huán)節(jié)要顧慮，要同時處理好反應(yīng)堆壓力容器與主管道熱段之間的焊縫組對彎頭角度、造公差等難度問題。為了完善這些問題，我們提出了更優(yōu)化的安裝設(shè)計。

二、主回路安裝優(yōu)化設(shè)計

反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)主回路安裝優(yōu)化主要依靠鍛造彎頭的優(yōu)化來實現(xiàn)的。其中優(yōu)化的原理是，轉(zhuǎn)換焊接順序，將復(fù)雜的焊接提前完成。如蒸汽發(fā)生器與主管道熱段需要進(jìn)行現(xiàn)場焊接作業(yè)對接、主管道過渡段焊縫焊接作業(yè)同樣也需要現(xiàn)場焊接，但是優(yōu)化安裝步驟是由現(xiàn)場焊接轉(zhuǎn)為制造廠內(nèi)焊接，同時減去安全端焊縫。另外，在對主管道進(jìn)行焊縫安裝作業(yè)時，將其中可以在現(xiàn)場焊接的主管道熱段替換為直管焊縫，主管道過渡段在減去原主管道過渡段彎頭后由剩余的兩段管道組成，主管道冷段的焊縫作業(yè)不變。因此經(jīng)過優(yōu)化后的冷卻劑系統(tǒng)主回路環(huán)路步驟會產(chǎn)生如下變化：第一步，主管道熱段、冷段以及過渡段分別運入主管道房間等待焊縫作業(yè)的開始。第二步，反應(yīng)堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器和主泵等待焊縫作業(yè)就位。第三步，分別組對焊接蒸汽發(fā)生器下部的主管道熱段彎頭與主管道熱段之間的焊縫、反應(yīng)堆壓力容器與主管道熱段之間的焊縫。此步驟中的兩個焊縫可同時組對焊接。第四步，分別組對焊接反應(yīng)堆壓力容器與主管道冷段彎頭之間的焊縫、主泵與主管道冷段直管之間的焊縫，焊接順序同現(xiàn)有的安裝技術(shù)。第五步，分別組對焊接蒸汽發(fā)生器下部的主管道過渡段彎頭與主管道過渡段垂直調(diào)整段之間的焊縫、主管道過渡段水平調(diào)整段與主管道過渡段垂直調(diào)整段之間的焊縫、過渡段水平調(diào)整段與主泵之間的焊縫，焊接順序同現(xiàn)有的安裝技術(shù)，完成壓水堆核電站反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)主回路一個環(huán)路的安裝。因此可以看出優(yōu)化的安裝步驟具有更多優(yōu)勢。

三、回路安裝設(shè)計優(yōu)點

第一步，解決了由于蒸汽發(fā)生器支腿之間的空間較小，給其它焊縫作業(yè)造成的作業(yè)空間過小的問題。優(yōu)化后的安裝，蒸汽發(fā)生器出廠時下封頭一回路管嘴分別焊接連接了主管道熱段彎頭和主管道過渡段彎頭，使得原蒸汽發(fā)生器與主管道熱段、主管道過渡段之間的兩個焊縫由現(xiàn)場安裝焊接改為在蒸汽發(fā)生器制造廠焊接，避免了原先現(xiàn)場焊接必須考慮的擁有充分作業(yè)空間和適度焊接角度的問題，這樣極大提升了焊縫作業(yè)的安全性、效率和質(zhì)量。第二步，由于蒸汽發(fā)生器和主管道與原先相比構(gòu)成上有了很大的不同，這樣的改變，可以讓冷卻劑系統(tǒng)主回路環(huán)路安裝效率更高，首先是安裝程序中已經(jīng)沒有了管道過渡段彎頭低效率的焊接作業(yè)環(huán)節(jié)，以前的多個現(xiàn)場焊縫作業(yè)安裝轉(zhuǎn)而變成了多環(huán)路安裝，由于減少了大量的焊縫作業(yè)，這樣可以有效減少安裝時間，縮短安裝工期。雖然環(huán)路安裝的前提是蒸汽發(fā)生器制造的配合，但是如果提前安排合理工序是可以抵消的。一般來說回路安裝工程都是前期進(jìn)程較慢，后期進(jìn)程較快，進(jìn)程相對來說出現(xiàn)不平衡的特點，因此可以適度調(diào)節(jié)回路安裝工程的進(jìn)程，盡量做到平衡和效率相統(tǒng)一，比如可適度增加前期采購制造的工作量。第三步，現(xiàn)場安裝中減少了原帶彎頭的主管道熱段，轉(zhuǎn)而替換為直管狀態(tài)的主管道熱段，主管道熱段與蒸汽發(fā)生器間的焊縫作業(yè)空間較為充足，同以前回路安裝中出現(xiàn)的非常小的蒸汽發(fā)生器支腿再作業(yè)空間相比，安裝焊接操作空間得到了充足保障，同時焊縫不再是彎管組對，而是直管組對，這樣作業(yè)更為簡易簡單，如前所述，當(dāng)焊接采用更嚴(yán)格的自動焊技術(shù)時，這種優(yōu)化的回路安裝設(shè)計優(yōu)點比原來的回路安裝更加明顯。因此有利于提高回路安裝的焊接質(zhì)量，提高工程效率。其它優(yōu)點分析，有利于避免焊接應(yīng)力和變形對主回路設(shè)備安裝的不利影響，從而提高回路安裝工作效率。

結(jié)束語

冷卻系統(tǒng)的主回路主要由壓力容器、蒸汽發(fā)生器、主泵、主管道熱冷段以及過段段等設(shè)備封閉連接而成。主回路的安裝在整個壓水堆建設(shè)中占據(jù)重要一環(huán)但又具有難度系數(shù)大、施工環(huán)境復(fù)雜等難度特點，因此冷卻系統(tǒng)的整個安裝必須精心設(shè)計和完善，努力提高安裝水平，確保建設(shè)質(zhì)量。傳統(tǒng)的回路安裝步驟具有諸多缺點，回路安裝可以調(diào)整工程順序，優(yōu)化后的安裝具有諸多優(yōu)點。如蒸汽發(fā)生器出廠時下封頭一回路管嘴直接焊接連接主管道彎頭，使得原蒸汽發(fā)生器與主管道熱段、主管道過渡段間的兩個焊縫由現(xiàn)場安裝焊接改為在蒸汽發(fā)生器制造廠焊接，避免了原先現(xiàn)場焊接必須考慮的擁有充分作業(yè)空間和適度焊接角度的問題，這樣極大提升了焊縫作業(yè)的安全性、效率和質(zhì)量。

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作者簡介：

劉剛（1985—），男，漢，吉林省通化市，中國核電工程有限公司，助理工程師，連云港。