单意志，苏兆玉，钟伟华，杨喜云

(中国核工业华兴建设有限公司，江苏 南京　210019)



核电站反应堆堆腔中子探测器固定框架安装测量方法*1

单意志，苏兆玉，钟伟华，杨喜云

(中国核工业华兴建设有限公司，江苏 南京210019)

摘要：反应堆堆腔中子探测器固定框架安装时，由于堆腔中心点受塔吊的影响，导致定位点无法通视。为此，文章通过后方交会进行测量控制点布设，解决了复杂条件下施工测量中的定位问题。

关键词：反应堆；堆腔；中子探测器；固定框架；安装定位

0引言

核电站反应堆中，中子探测器定位框架的主要作用是为移动小车提供通道，保证移动小车的驱动杆能在不锈钢套管内顺利运行，同时为前、后导轨的安装定位提供基础[1-4]。框架分别布置于反应堆压力容器周围，共8组，角度无统一规律，位置安装精度为±3 mm，平整度为0.8 mm。由于堆腔中心点受塔吊影响，定位点无法通视，通过后方交会进行测量控制点布设，转换坐标进行定位，能解决复杂条件下施工测量中的定位及检查问题。

1工程概况

中子探测器定位框架主要由不锈钢管道、10 mm钢板和Φ408半圆管组成。其中不锈钢管道分别由Φ114、Φ89的不锈钢套管及连接套管焊接而成。整个框架(见图1、图2)规格为2 600×1 350×440 mm，位于核反应堆堆芯+3.85 m～+8.126 m处，分A、B、C、D四种类型共8个：A型包括F231、F232、F233；B型包括F234；C型包括F235、F236；D型包括F237、F238。分别布设于反应堆压力容器外围防护墙内的0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和315°方向，堆芯半径R3 500 mm～R4 600 mm。每套移动小车的预埋件包含两个支座、一个后导轨基础板和一个半圆贯穿套管组件。

图1　中子探测器固定框架(埋件F231至F238)平面布置图Fig.1　Plane layout of fixed frame(from F231 to F238)for neutron detector

图2　中子探测器固定框架立面简图Fig.2　Facade diagram of fixed frame of neutron detector

中子探测器固定装置按不同标高段划分为3层，分别为：3.85 m至6.45 m段，埋件编号F231至F238；6.45 m至7.50 m段，埋件编号F223至F230；7.50 m至8.126 m段，埋件编号F247至F254。其中，3.85 m至6.45 m段是结构最复杂的一层，将其命名为中子探测器的固定框架。两套贯穿套管组件的中心标高分别为4.85 m和6.15 m，安装标高允许误差为±3 mm，对套管的中心线水平度要求误差为±0.8 mm，固定框架的平面位置允许误差为±3 mm。

中子探测器固定装置安装前，堆腔环墙混凝土浇筑至+3.85 m处，用于固定中子探测器定位装置底脚预埋件及水平方向的预埋件已预埋安装，定位装置底脚预埋件安装标高不允许有正误差。

2测量控制难点

核电站反应堆堆腔中子探测器固定框架安装时，堆腔施工条件复杂、工序交叉干扰因素多，主要具有以下难点：

1)堆腔设有塔吊，塔吊立柱挡住视线，无法利用中心点直接测量；周围环墙挡住内部底板控制点，造成无法通视。

2)支撑框架在堆腔墙体起点按45°分布，每个支撑框架旋转不同的角度，无统一规律。

3)中子探测器固定框架安装精度要求高。标高的安装精度为±3 mm，为提高标高安装精度和减少在安装中的打磨处理，标高安装精度控制在±1 mm；中子探测器固定框架平面位置允许误差为±3 mm，与不锈钢套管中心线的平整度误差为0.8 mm。

3测量基准网点的建立

反应堆安全壳钢衬里壁板先行施工，高度高出施工层约15 m，通视条件较好。测量基准网点的建立过程如下：

第一步，在钢衬里壁板一周布设8个测量控制点和中心点构成整个核岛内部结构的测量控制系统(见图3)。

图3　钢衬里8个控制点布置图Fig.3　Layout of eight control points on steel lining

第二步，在中子探测器框架周围+4.65 m底板加密控制点3个，与中心点组成控制系统(见图4)。选定的控制加密点位置能在工作周期内不受其他工种工作的影响，两两之间相互保持通视，并保证控制加密点可以与堆心中心点通视。将壁板方向线的坐标值导入具有无棱镜测量模式、测距精度为(1+1×10-6·D)mm的TCA2003全站仪，用全站仪内置后方交会程序进行测量。在测量过程中，其中一个加密点应与堆心中心点进行联测，之后测量其余控制加密点时至少要求与前一个或一个以上已测控制加密点进行联测，并且要求观测测量控制方向线不得少于3条。控制加密点坐标测定之后，在各控制加密点上分别架站检查与其他控制加密点的相对位置。经检查，各点点位误差均在±2 mm以内，满足精度要求。

图4　加密点布置图Fig.4　Layout of pass points

4测量定位

为便于平面位置的测量定位，需将每个框架位置的坐标进行转换，转换关系为：

(1)

式中：X0、Y0为每一框架位于圆周3.25 m处起点转换前坐标；α为沿起点与堆芯连线旋转角度与起点方位角之和；A、B为转换后坐标系坐标；X、Y为转换前坐标系坐标。

经转换后坐标具有规律性，便于测量控制和现场判断。转换后的坐标，见表1。

表1　固定框架端点坐标转换成果

先按转换坐标在基础底层进行定位放线，后测量各特征点的标高，进行标高差值预处理。

中子探测器固定框架的调整定位按先校正标高，后定位平面位置的顺序进行。将标高和平面位置分开处理，这样可以提高工作效率，达到事半功倍的效果。中子探测器固定框架标高的调校所用测量仪器为NA2+GMP3光学水准仪，考虑前视高程值为6.207 0 m和6.194 5 m，仪器高一定要满足视线高的要求。标高调校前要准备不同尺寸的钢垫片，标高调校过程中根据测量得到实测数据与理论数据的差值，用这些垫片逐步地修正固定框架的实际标高，兼顾固定框架的垂直度。标高调至限差以内后，用两块尺寸相同的角钢板分别置于方管及支撑埋件钢板两边，加固于中子探测器固定框架下方的方管上。在中子探测器固定框架标高调校到位的基础上，进行平面位置测量调校。采用在平面位置控制加密点上设站，测得固定框架测量定位点的实测坐标值。通过坐标转换得出转换值，并将其与理论值进行比较，能直观判断出固定框架定位结果，见表2。

为了防止后期钢筋施工对固定框架的影响，将事先准备好的规格统一的钢筋支撑于堆腔露出混凝土的立筋和中子探测器固定框架上，用以稳固中子探测器固定框架。将8组中子探测器固定框架全部校正加固完之后，再对它们的平面位置、标高、水平度、垂直度及加固情况进行一次完整的检查，并记录下相关数据，这组数据为混凝土浇筑前固定框架的定位情况检查提供依据。

5混凝土浇筑前的位置检查

在后期钢筋施工和模板施工过程中，有可能对已固定的中子探测器固定框架位置产生影响，因此，在混凝土浇筑前需对中子探测器固定框架的定位情况再进行一次检查。在角钢与预埋件钢板加固牢固的前提下检查固定框架的垂直度变化量即可判断固定框架的位移量。在实际工作中，钢筋绑扎完成、靠模板之前，若中子探测器固定框架定位点位发生位移，需重新校正垂直度。

表2　固定框架定位结果统计表

6结束语

利用后方交会法进行精密控制点的测量，可在满足施工精度要求的前提下用更短的时间、较快的方式获得测量需要的基准点位。同时，做好以下工作有利于提高工作效率和质量：

1)对中子探测器固定框架进行定位调校，选择先高程后平面的方法，有利于精确的校正中子探测器固定框架。为了测量定位及后期检查的方便，对中子探测器固定框架的半圆管、钢板及它们与贯穿套管相交处的轴线，应在加工过程中标记清晰明显的记号。利用这些记号，可以很方便地对中子探测器固定框架进行定位点的测量及垂直度的检查，也有利于消除在施工现场定位点测量过程中产生的人为误差，提高安装准确度。

2)通过调整施工工序，并事先调整好预埋插筋的位置，能避免由于插筋干扰无法准确就位的情况。

3)使用螺栓调节的办法安装固定框架，操作简便，更容易控制精度。

4)强化对构件安装前的检测，避免因构件本身的误差导致精度达不到规范要求而发生返工的情况。

[参考文献]

[1]吴晓峰，张国雄.现代大尺寸空间测量方法[J].航空制造技术，2006(10)：68-70.

[2]于成浩，柯明，赵振堂.精密工程测量中全站仪三角高程精度分析[J].北京测绘，2006(3)：26-28.

[3]黄向阳，马建明，倪尧.大跨度空间钢结构精密工程测量技术方案研究[J].测绘通报，2009(8)：39-43.

[4]黄桂平，钦桂勤.大尺寸三坐标测量方法与系统[J].宇航计测技术，2007(4)：15-19.

Measurement Method of Fixed Frame Installation of Neutron Detector in Reactor Cavity for Nuclear Power Plant

SHAN Yi-zhi,SU Zhao-yu,ZHONG Wei-hua,YANG Xi-yun

(ChinaNuclearE&CGroupHuaxingConstructionCo.,LTD.,JiangsuNanjing210019,China)

Abstract：we carry on the neutron detector’s fixed frame installation in reactor cavity,the location points could not be visible by the effects the tower crane on the center point of the cavity.For that reasons,the article has solved the positioning problems of construction survey under complex conditions by using the resection method to layout the measuring control points.

Key words：reactor;reactor cavity;neutron detector;fixed frame; installation location

* 收稿日期：2016-02-05

中图分类号：P 258； TL 37

文献标识码：A

文章编号：1007-9394(2016)02-0015-03

作者简介：单意志(1965～)，男，江西玉山人，学士，正高级工程师，现主要从事核电测量方面的工作。

地矿测绘2016，32(2)：15～17

CN 53-1124/TDISSN 1007-9394

Surveying and Mapping of Geology and Mineral Resources