王蕾

摘要：本文基于导向柱的使用工况，分析导向柱底部易发生损伤的原因，对导向柱底部损伤后带来的影响进行深一步分析，阐明了导向柱底部损伤对核电站经济效益、辐射控制的不利影响。为解决导向柱底部在使用中容易损伤的问题，以导向柱及导向柱存放架的尺寸为分析依据，对导向柱底部提出保护技术的研究，设计导向柱底部保护工装即保护套。该保护套具有质量轻、稳定性好、制造成本低的特点，经现场验证本保护技术的可行性，可在同类型机组推广使用，其推广价值不言而喻。

关键词：导向柱;导向柱存放架;保护套

1  绪论

1.1  前言

反应堆压力容器是一个能维持控制核裂变的反应装置，反应堆压力容器分为压力容器本体及压力容器顶盖（简称顶盖）两大部分，主要用于实现燃料安装与拆卸的功能。压力容器导向柱（简称导向柱）用于顶盖吊出、吊入压力容器本体时，控制顶盖运动方向以及角度的装置，以保证顶盖能够准确落位或移出压力容器本体，是顶盖安全吊入与吊出压力容器本体工作的重要设备之一。

1.2  本文主要研究内容

导向柱使用后需就位至导向柱存放架上（简称存放架）。环吊吊装导向柱落位至存放架时，需要时刻保持定位精确，一旦定位精确度不足，容易使导向柱底部与存放架发生碰撞，致使导向柱底部损伤、损坏。故本文主要从导向柱保护技术研究的角度出发，研制导向柱保护工装，使导向柱在吊入或吊出存放架时，导向柱保护工装起到保护导向柱底部的作用，避免与存放架磕碰，产生损伤、损坏现象。

2  导向柱底部易发生损伤原因分析及影响

2.1  导向柱底部易发生损伤原因分析

存放架下部支撑（简称下部支撑）安装在反应堆水池的不锈钢平面上，存放架上部支撑（简称上部支撑）安装在反应堆水池不锈钢池壁上，上部支撑与下部支撑的距离约为4米，导向柱与上部支撑间可调整圆周间隙为2.3mm，使用环吊将导向柱吊入存放架时需要保证导向柱最底部高出上部支撑表面才能就位至存放架上。起重指挥站在反应堆水池下部支撑位置，通过仰视观察导向柱与上部支撑的对中情况，肉眼判断对中情况的好坏并进行调整，主观因素影响较大，容易发生人因失误，当肉眼判断不够准确时，容易使导向柱与存放架产生碰撞致使导向柱底部产生损伤。

2.2导向柱底部发生损伤后的影响

压力容器本体主螺栓孔内安装导向套后，导向柱安装至导向套内，起到对压力容器顶盖落位及移出压力容器本体时导向的作用。故可知导向柱是压力容器顶盖落位及移出的关键设备之一。顶盖的顺利落位和移出是核电站换料周期的关键路径，导向柱的好坏直接影响关键路径工作的工期。

导向柱底部与导向套的配合间隙圆周方面上为0.025mm，其配合间隙极小。一旦导向柱底部发生碰撞产生损伤，很大程度上将导致导向柱无法安装至导向套内，影响其使用功能。常规措施是调用其他同类型核电站机组的导向柱至事发核电站现场，代替损坏的导向柱完成主线工作，将影响关键路径的损失降低至最小。但其影响仍然存在：

第一，调用其他核电站导向柱，其运输、到场检查、引入等一系列工作均占用关键路径工期，带来的经济损失较大。

第二，导向柱的制造精度极高，制造周期较长，一旦发生导向柱损坏并无法修复的工况，需重新制造导向柱，亦耗费资源、资金，不利于经济效益。

第三，导向柱相关施工所处的施工环境为反应堆水池底部，施工环境剂量高，不论导向柱损伤的情况是否严重，势必会影响导向柱相关施工所需的常规工期，增大了集体辐射剂量的吸收，不利于辐射防护控制。

为了降低导向柱发生质量事件的概率，对导向柱保护技术的研究是非常有必要的。

3  导向柱底部保护技术研究

3.1导向柱保护技术原理分析

导向柱与存放架配合方式为导向柱底部与下部支撑配合，导向柱本体与上部支撑配合。当导向柱底部进入下部支撑时，导向柱本体与上部支撑配合可调整圆周间隙小于导向柱底部与下部支撑配合可调整的圆周间隙，故可以得出导向柱本体安全进入上部支撑后，在导向柱下降就位过程中，将不会发生导向柱底部与下部支撑碰撞的工况。

为解决导向柱底部可能发生碰撞问题，可设计一套导向柱底部保护工装，在导向柱底部就位进入或移出上部支撑时起到保护及导向作用，保证导向柱底部时刻处于防护状态，降低导向柱底部损伤、损坏概率的发生。

3.2导向柱底部保护工装设计方案

根据导向柱的设计图，可设计一个联结件和一个保护套安装至导向柱底部，参见右图。

联结件功能主要用于将保护套安装至导向柱底部，导向柱底部设计有M20的螺纹孔，故联结件一端需设计成M20的螺杆用于与导向柱底部螺纹孔配合，而联结件的另一端需设计成外螺纹用于连接保护套，以便可以将保护套安装至导向柱底部。

保护套的设计需要考虑导向柱底部落位至存放架时的导向、定位及保护作用，故保护套需设计成倒锥形起到导向作用。同时保护套的最大直径应保持与导向柱最大直径尺寸一致，用以控制导向柱就位导向架存放架时的定位精度。保护套底部可设计成正方形，便于保护套手动旋入联结件上。

设计本身亦考虑了导向柱的现场施工环境，根据反应堆水池底部辐射剂量大，不方便操作的特点，可选用聚四氟乙烯材料作为联结件和保护套的制造材料。聚四氟乙烯材料制成的联结件和保护套具有如下优点：

第一，具有质量轻，便于施工现场操作人员手动安装，方便快捷，降低操作时间。

第二，聚四氟乙烯材料具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性等特点，故使用其制造的保护套不会对不锈钢产生污染，同时使用其制造的联结件螺杆在使用时不会对导向柱底部的内螺纹产生损伤。

第三，使用聚四氟乙烯材料制造的保护套和联结件成本低廉，可大批量制造，当现场使用时发现不可再次循环使用后，可作为废物进行处理。

根据上述分析可知，选用聚四氟乙烯材料并根据设计尺寸制造的保护套，能够达到导向柱就位或移出存放架时导向、定位及保护的功能。

4  结束语

本文通过导向柱在施工現场的使用工况进行分析，其在就位或移出存放架时易发生导向柱底部磕碰损伤，进而影响核电现场换料周期关键路径，产生较大的经济损失及增加了集体辐射剂量的吸收，不利于辐射控制。故根据导向柱与存放架的设计尺寸及其使用的施工环境等多方面因素设计一套导向柱底部保护工装，可从根本上解决导向柱底部磕碰损伤的问题，最大程度上避免了人因失误而导致的导向柱底部损伤问题，可以达到了保护目的。同时，该保护工装制造成本低廉，经现场使用验证后，可在同类型机组推广使用，其推广价值是极其有意的。