李攀 曲文科 丁永勇

【摘要】高温气冷堆核电站示范工程反应堆厂房一回路舱室保温砖是舱室屏蔽混凝土冷却系统的重要组成部分，是反应堆重要安全系统之一。本文主要阐述了为保证保温砖的施工达到高精度的设计要求，使其更好的发挥保温隔热的效果，经过不断的理论研究和试验验证，通过优化耐火泥浆的配合比、细化砖体排版及砖型设计、固化贯穿物项的根部节点处理、强化砖体拉结加固措施等途径，提高了保温砖砌筑质量、避免了通缝的出现，消除了保温隔热层的薄弱环节，确保了保温砖满足抗震及正常运行下的稳定性要求，为高温气冷堆的安全运行提供了有力保障。

【关键词】高温气冷堆;屏蔽混凝土;保温隔热层;保温砖

核能是世界公认的清洁、高效能源，科学利用核能，安全发展核电，对于优化我国能源结构、减少环境污染具有十分重要的战略意义。高温气冷堆是我国产学研结合的自主创新成果，具有第四代核电安全特征，能够保证在任何事故工况下不发生堆芯熔化和放射性大量释放。高温气冷堆一回路舱室墙体起着反应性控制、放射性包容和余热导出等功能，是防止放射性物质扩散的第三道安全屏障，但由于混凝土材料所能承受的最高温度有一定的限值，必须采取一定的冷却及隔热措施。保温砖是舱室保温隔热层的设计形式之一，它的作用是保证屏蔽混凝土在反应堆正常运行期间温度不超过70℃。

1、施工工艺特点

高温气冷堆一回路舱室由反应堆舱室和蒸发器舱室组成，其中反应堆舱室内部直径为8.76m和蒸发器舱室内部尺寸为7.11m×7.00m，舱室竖向高度自标高-15.550m～28.050m共计43.6m高。反应堆舱室保温砖的砌筑范围为-4.05mm底板和-4.0～-1.02m墙体，蒸发器舱室保温砖的砌筑范围为-15.0m底板、-15.0～±0.00m墙体及2.651m牛腿顶部平面。保温砖的砌筑厚度除蒸发器舱室底面为400mm厚，其余位置均为200mm厚。保温砖共计约为230m?。

为保证保温砖施工完成后起到最佳的保温隔热效果，工艺要求保温砖施工必须达到砖缝不得大于3mm、泥浆饱满度不得小于90%，保温砖砌体采用错缝砌筑，错缝间距不小于12mm，不应有三层及以上重缝，保温砖砌筑时按照间距2000～2500mm设置一道膨胀缝，膨胀缝大小为5～6mm，封内填充硅酸铝纤维棉，膨胀缝上下层错开，并在高度方向上保持螺旋上升态势。

2、耐火泥浆配合比研究

按照原设计推荐配合比耐火泥：水玻璃=2：1的配合比进行了配合比试验，按照要求搅拌完成后，耐火泥成为含有一定湿状泥块的散料，完全没有可塑性，不能成为流动性泥浆，将其在保温砖上压抹，完全没有粘结性，不满足保温砖的砌筑要求。

经过试验结果的对比分析和与设计人员沟通，按照在满足可操作性的前提下尽量减少水的用量的设计理念以尽量提高耐火泥浆的强度，最终确定按照水玻璃：水=4：1进行稀释然后按照耐火泥：水玻璃（稀释后）=2：1的配合比，搅拌出的耐火泥浆的稠度、可操作性及可操作时间最符合保温砖砌筑使用要求。

3、砖型及排版设计研究

3.1砖型尺寸设计

根据舱室结构尺寸特点，结合保温砖错缝及膨胀缝等相关要求，做到尽量减少现场切割砖体数量，经反复研究、详细计算和CAD精确排版，确定蒸发器舱室直墙选用200×230×65矩形砖、蒸发器舱室圆角处选用200×（88/150）×65梯形砖、压力容器舱室弧形墙体选用200×（117/123）×65梯形砖，所有保温砖均由专业厂家专门开模定型加工。

砖型设计图

3.2保温砖排版研究

3.2.1反应堆舱室排版

反应堆舱室墙体保温砖排版时，除去中间3.5m宽的热气导管洞口区域的部分，将剩余部分平分为10等份，每份作为一个单元，每个单元的圆心角为32.290°，保温砖内边线的弧长为2277.3mm，每个单元中砌筑19块保温砖，每两个单元之间设置一个膨胀缝。两层保温砖的竖向砖缝错开半个砖的宽度，每个单位及对应的膨胀缝的位置在高度方向上保持螺旋上升态势。

3.2.2热气导管洞口排版

熱气导管洞口侧面的保温砖与反应堆舱室的保温砖同时砌筑，每一层均在同一个标高，热气导管洞口与反应堆舱室转角的接口处采用错缝处理，奇数层与偶数层采用不同的砌筑方式进行交替砌筑。热气导管洞口与蒸发器舱室转角处在偶数层预留半个标准砖的宽度，形成齿形的马牙槎。

3.2.3蒸发器舱室排版

蒸发器舱室墙体保温砖自-15.0m标高开始砌筑，主要采用200×230×65型保温砖进行砌筑，蒸发器舱室角部的圆角采用200×（88/150）×65型保温砖进行砌筑。蒸发器舱室墙体保温砖砌筑时按照错缝及膨胀缝的相关要求进行，每条边砌筑时起止的两块砖的尺寸应根据现场实际情况进行现场切割使用。

3.2.4墙体顶部企口设计

舱室墙体保温砖砌筑时，最顶部3层保温砖采用100长保温砖进行砌筑，保证保温砖上部形成一个企口，已便于与保温盒的更好连接。

4、贯穿物项根部节点处理研究

一回路舱室墙体是有大量的检修平台、热电偶等物项的支撑架及支吊架，均需从保温砖中穿出，为保证保温砖的保温隔热效果，消除保温隔热层的薄弱环节，研究制定出特定处理措施。

保温砖砌筑至每层检修平台标高之前，先将检修平台的支撑架（先装段）与墙体预埋件焊接，焊接完成检查合格后，在支撑架两侧分别增加一块钢板将挑梁侧边封堵，钢板与挑梁采用点焊固定，钢板的高度与支撑架的高度相等，钢板与支撑架形成的空腔内填塞保温棉，最后在侧面钢板端部在增加横向钢板与侧面钢板及支撑架点焊，将保温棉封闭在空腔内。

5、砖体拉结加固措施研究

一回路舱室墙体保温砖砌筑高度大、厚度小，若不采取加固措施，存在较大的倾倒风险，且无法满足抗震设计要求，经过研究与对比分析，确定了一种简单、有效，方便施工的拉结加固措施。拉结筋的竖向间距1.0m、水平间距2.0m，上下相邻两层的拉结筋交错布置。保温砖每砌筑2m高左右时，暂停保温砖砌筑，完成保温砖外侧支撑板与拉结筋的焊接加固后，再继续向上砌筑保温砖。

结论：

保温隔热层与埋设于混凝土内部的屏蔽冷却水管共同组成了屏蔽混凝土冷却系统，是重要的核安全保障系统。一回路舱室保温砖施工技术的研究与成功应用为高温气冷堆的安全运行提供有力保障，取得了良好的社会效益和社会影响力，为加快推进60万千瓦高温气冷堆电站的落地及积极推动高温气冷堆技术“走出去”的发展战略提供了技术支持。

参考文献：

[1]吴宗鑫，张作义.高温气冷堆与第四代核能系统[M].北京：清华大学出版社，2003.

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[3]YBT114-1997，硅酸铝质隔热耐火泥浆，北京：中华人民共和国冶金部，1997.

[4]GB50309-2007，工业炉砌筑工程质量验收规范[M].北京：中国计划出版社，2007.