反应堆压力容器导向柱有效长度优化探索

江浩仁　贾仲林　祝飞

摘 要：反应堆压力容器导向柱用于压力容器顶盖和堆内构件吊装时导向。由于需求不同，核电厂配置了两种不同长度的导向柱。文章分析导向柱有效长度，探索出一种长度可调的导向柱，以达到缩短工期的效果。

关键词：导向柱;长度;通用

核电厂为保证在反应堆压力容器顶盖和堆内构件吊装过程中有效规避磕碰导致设备损坏的风险，配置两种长度的导向柱——压力容器顶盖采用短导向柱吊装，下部构件采用长导向柱吊装。通过对导向柱有效长度进行分析，探索出一种长度可调的导向柱，不同的吊装任务下无需切换，以达到缩短工期的效果。

1 有效长度测算

1.1 最小间隙

下部构件外径最大处为出口管嘴、辐照样品架及保护块及径向支承键，压力容器筒体内径最小处分别为下部构件支承面上环形面、下部构件支承面下环形面及下部构件出口接管。在下部构件外径最大处经过壓力容器内径最小处时，为最小间隙。经计算，出口管嘴间隙最小——2.3mm，必须采用导向柱进行导向，防止下部构件在吊装过程中晃动导致下部构件和压力容器筒体之间产生磕碰。

1.2 最长长度

短导向柱长度为5465mm，长导向柱长度为9500mm。顶盖三角吊具于压力容器顶盖下端面理论距离为8925mm，导向柱进入螺栓孔长度212mm，理论上导向柱的最长长度为9137mm。

1.3 最短长度

下部构件径向支承键经过下部构件支承面上环形面时，此时起吊高度为8431.02mm，对应的导向柱长度为9192.02mm，理论上导向柱的最短长度为9192.02mm。

由上述计算结果可知，适用于顶盖吊装的导向柱最长长度为9137mm，适用于下部构件吊装的导向柱最短长度为9192.02mm。在不降低导向长度的前提下，单一长度规格的导向柱无法同时满足顶盖和下部构构件吊装的导向需求。

2 优化方向

可以通过设计一种长度可调的导向柱以同时满足顶盖和下部构件吊装的导向需求。基于现场工作条件必须满足以下条件：

（1）确保导向柱长度变化不影响导向柱径向尺寸变化，进而影响导向柱正常导向功能。

（2）导向柱在导向过程中与吊物之间允许存在轻微干涉，故需确保导向柱表面光滑无棱角。

（3）人工操作的便捷性。

（4）进行强度校核，确保强度可靠，且不向反应堆压力容器引入其他异物。

方案一：

导向柱由上下两部分组成。上部内置滑块和跳簧，下部内置导向滑轨，上下部连接处设计为承插结构。

当吊装顶盖组件时，导向柱处于收缩状态，长度设定为8900mm。当吊装下部构件时，通过专用工具压缩跳簧，提起导向柱上部。上部滑块沿导轨向上移动，行程设置为500mm，周向设置挡块防止旋转，跳簧到达导向柱预留孔位置后弹出。此时导向柱为伸长状态，长度设定为9400mm，径向外形尺寸保持不变。

方案二：

导向柱由上、下部及芯杆组成。通过格栅连接上部和下部并进行辅助导向，下部设置立式导向槽，芯杆位于上下部中间。芯杆和上部通过螺栓固定，芯杆和下部通过定位螺钉沿导向槽运动，并设置压缩弹簧，保证芯杆动作期间不晃动。

当吊装顶盖组件时，芯杆弹簧被压缩，导向柱处于收缩状态，长度设定为8900mm。吊装下部构件时，通过松开芯杆和上部的端部连接螺栓，将芯杆螺钉旋出卡槽。在弹簧力作用下，芯杆沿导向槽运动至顶部，旋转芯杆将螺钉旋入卡槽。此时导向柱处于伸长状态，长度设定为9400mm。

设计要点：

（1）各零部件尺寸的选择需考虑强度因素。

（2）可通过适当设计改变，将提起方式改变为液压驱动。

（3）为防止行程超出，应设置机械限位。

3 结语

优化后导向柱对缩短核电厂大修工期有较高的运用价值，本文旨在提供优化思路和优化方向，进行强度校核并经设计单位认可后方可进行实际运用。

参考文献：

[1]FQX44101008N00144DD  反应堆压力容器设计图册（容器部分）.

[2]FQX44201011N00144DD  下部构件图册.