一種高溫氣冷堆金屬堆內構件堆芯殼支承結構及安裝方法與流程
2023-10-22 18:36:47 2
本發明屬於核反應堆堆內構件技術領域，具體涉及一種高溫氣冷堆金屬堆內構件堆芯殼支承結構及安裝方法。
背景技術：
高溫氣冷堆金屬堆內構件堆芯殼支承結構焊接在壓力容器下筒體內部，是支承金屬堆內構件的重要部件。現有設計在壓力容器下筒體內部設置了15個支承平臺，每個支承平臺上共設置有15組滾珠組件，滾珠組件由兩組圓柱形滾珠及上下蓋板組成，兩組圓柱形滾珠被上下蓋板夾在中間，在滾珠兩側上下位置各有一組齒條固定在滾珠上，與上下蓋板兩側的齒條相嚙合。通過下蓋板的M36固定螺栓固定在壓力容器內的15個支承平臺上，其上蓋板通過M36的固定螺栓固定在堆芯殼底板上。
但是，現有設計仍存在以下問題亟需解決：(1)應力集中。金屬堆內構件、陶瓷堆內構件及其石墨球全部重量在800T以上，其應力全部集中在15組滾珠組件上。(2)防震性能較差。堆芯殼和壓力容器之間只有上導向鍵和筒體下部的限位凸臺來防止周向的旋轉，對於上下方向的位移則沒有有效措施。一旦發生震級較高的地震，則堆內構件有傾覆的風險。(3)施工難度大，堆芯殼水平度調整困難。現場施工時堆芯殼水平度初步調整時間達到35天，部分指標未達到設計要求，後續仍需要通過加工墊板等方式進行調整，整體工期估計約為50天左右。(4)製造難度大。滾珠組件的加工精度要求較高，生產周期較長。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供一種高溫氣冷堆金屬堆內構件堆芯殼支承結構及安裝方法，從而解決目前設計存在的應力集中、防震性能較差、施工困難等問題。
為了實現這一目的，本發明採取的技術方案是：
一種高溫氣冷堆金屬堆內構件堆芯殼支承結構，包括環形支承平臺和堆芯殼底板；
(1)環形支承平臺
環形支承平臺距離壓力容器上表面119464mm，外徑為5700mm，內徑為4490mm,厚度為80mm，在環形支承平臺的外環處與壓力容器下筒體焊接為一體；
在環形支承平臺下部均勻設置36個平臺支承肋板，平臺支承肋板為直角梯形結構，其厚度為50mm；直角邊所在的腰長為605mm，與環形支承平臺下表面焊接在一起；其長邊的下底長度為600mm，焊接在壓力容器下筒體內壁上，其短邊的下底長度為150mm，垂直於環形支承平臺下表面；
在平臺支承肋板的中部距環形支承平臺下表面200mm，距壓力容器筒壁250mm處開設直徑為100mm的應力釋放孔；
在環形支承平臺上表面距壓力容器下筒體內壁290mm處設置6個均勻分布的防旋鍵槽；防旋鍵槽為長環形平鍵槽，其深度為30mm，寬度為80mm，長度為160mm，兩端分別是一個半徑為40mm的半圓，中間是邊長為80mm的正方形；
在每個防旋鍵槽沿環形支承平臺上表面的兩端均勻對稱設置2個防跳螺栓孔，防跳螺栓孔的中心距離防旋鍵槽中心線261mm，距離壓力容器中心2500mm；每個螺栓孔都是長環形結構，其兩端分別是半徑為33mm的半圓，中間是24mm×33mm的矩形結構；
(2)堆芯殼底板
在距堆芯殼筒體內壁160mm處的堆芯殼底板下表面沿環面設置6個均勻分布的底板防旋鍵槽；每個底板防旋鍵槽為長環形平鍵槽結構，其高度為30mm，長度為160mm，寬度為80mm，兩端分別是一個半徑為40mm的半圓，中間是邊長為80mm的正方形；
在每個底板防旋鍵槽沿堆芯殼底板下表面的兩端均勻對稱設置2個底板防跳螺栓孔，底板防跳螺栓孔的中心距離底板防旋鍵槽中心線261mm，距離堆芯殼中心2500mm；每個底板防跳螺栓孔包括上下兩部分，上部是半徑為50mm，深度為40mm的圓柱形螺栓孔，下部是半徑為33mm，深度為40mm的圓柱形螺栓孔。
進一步的，如上所述的一種高溫氣冷堆金屬堆內構件堆芯殼支承結構，堆芯殼底板與環板支承平臺接觸的外環加工面為精加工面，平面度為0.1mm。
進一步的，如上所述的一種高溫氣冷堆金屬堆內構件堆芯殼支承結構，環板支承平臺上表面的平面度為0.1mm。
如上所述的一種高溫氣冷堆金屬堆內構件堆芯殼支承結構的安裝方法，包括如下步驟：
(1)將高溫氣冷堆壓力容器的水平度、壓力容器熱氣管嘴的同軸度指標調整到設計要求；
(2)然後將長度為158mm，高度為59mm，寬度為78mm的防旋鍵放入環形支承平臺的防旋鍵槽中心位置；
(3)吊入堆芯殼，將其放置於環形支承平臺上，控制底板防旋鍵槽對準步驟(2)中放入的防旋鍵；
(4)根據設計要求，調整堆芯殼周向位置度、堆芯殼熱氣導管管嘴與壓力容器熱氣導管管嘴的同軸度；
(5)將12個M60×220的防跳螺栓從堆芯殼底板的底板防跳螺栓孔穿入，將鎖緊墊片穿入防跳螺杆，而後將螺母擰上，距環形支承平臺下表面1mm停止擰緊，將鎖緊墊片鎖緊螺母，安裝結束。
本發明技術方案的有益效果在於：
(1)解決了應力集中的問題。金屬堆內構件、陶瓷堆內構件及其石墨球全部重量(以800T計算)集中在環形支承平臺上，新設計的環形支承平臺的面積為9.684㎡，壓強約為82.6T/㎡，遠低於原設計。
(2)抗震性能好。在支承平臺上和堆芯殼底板上設置有6個鍵槽，能夠有效限止堆芯殼周向的位移；在鍵槽兩端各設置有一個防跳螺栓孔，能夠有效防止堆芯殼上下方向的位移。如此，即使地震發生，堆內構件不至於發生大的竄動。
(3)施工簡單。在壓力容器水平度等各指標調整到位後，用專用工具加工環形支承面，使其精度達到0.1mm，然後將堆芯殼吊進壓力容器，直接坐落在環形支承面上。堆芯殼不用調整，直接進行下一步工序。
(4)製造簡單。去除了原設計中的滾珠組件加工，堆芯殼底板外環肋板焊接等工作，只要保證堆芯殼底板外環加工面(與支承平臺接觸的面)平面度要求達到0.1mm即可。
附圖說明
圖1是環形支承平臺結構示意圖；
圖2是環形支承平臺結構A-A面剖視圖；
圖3是環形支承平臺結構另一側A-A面剖視圖；
圖4是環形支承平臺結構B面剖視圖；
圖5是環形支承平臺結構C面剖視圖；
圖6是堆芯殼底板結構示意圖；
圖7是堆芯殼底板結構D面剖視圖；
圖8是環形支承平臺結構E面剖視圖；
圖9是環形支承平臺結構F面剖視圖。
圖中：1-環形支承平臺、2-平臺支承肋板、3-應力釋放孔、4-防旋鍵槽、5-防跳螺栓孔、6-壓力容器下筒體、7-堆芯殼底板、8-底板防旋鍵槽、9-底板防跳螺栓孔。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明技術方案進行詳細說明。
一種高溫氣冷堆金屬堆內構件堆芯殼支承結構，包括環形支承平臺和堆芯殼底板；
(1)環形支承平臺
如圖1～5所示，環形支承平臺距離壓力容器上表面119464mm，外徑為5700mm，內徑為4490mm,厚度為80mm，在環形支承平臺的外環處與壓力容器下筒體焊接為一體；
在環形支承平臺下部均勻設置36個平臺支承肋板，平臺支承肋板為直角梯形結構，其厚度為50mm；直角邊所在的腰長為605mm，與環形支承平臺下表面焊接在一起；其長邊的下底長度為600mm，焊接在壓力容器下筒體內壁上，其短邊的下底長度為150mm，垂直於環形支承平臺下表面；
在平臺支承肋板的中部距環形支承平臺下表面200mm，距壓力容器筒壁250mm處開設直徑為100mm的應力釋放孔；
在環形支承平臺上表面距壓力容器下筒體內壁290mm處設置6個均勻分布的防旋鍵槽；防旋鍵槽為長環形平鍵槽，其深度為30mm，寬度為80mm，長度為160mm，兩端分別是一個半徑為40mm的半圓，中間是邊長為80mm的正方形；
在每個防旋鍵槽沿環形支承平臺上表面的兩端均勻對稱設置2個防跳螺栓孔，防跳螺栓孔的中心距離防旋鍵槽中心線261mm，距離壓力容器中心2500mm；每個螺栓孔都是長環形結構，其兩端分別是半徑為33mm的半圓，中間是24mm×33mm的矩形結構；
(2)堆芯殼底板
如圖6～9所示，在距堆芯殼筒體內壁160mm處的堆芯殼底板下表面沿環面設置6個均勻分布的底板防旋鍵槽；每個底板防旋鍵槽為長環形平鍵槽結構，其高度為30mm，長度為160mm，寬度為80mm，兩端分別是一個半徑為40mm的半圓，中間是邊長為80mm的正方形；
在每個底板防旋鍵槽沿堆芯殼底板下表面的兩端均勻對稱設置2個底板防跳螺栓孔，底板防跳螺栓孔的中心距離底板防旋鍵槽中心線261mm，距離堆芯殼中心2500mm；每個底板防跳螺栓孔包括上下兩部分，上部是半徑為50mm，深度為40mm的圓柱形螺栓孔，下部是半徑為33mm，深度為40mm的圓柱形螺栓孔。
在本實施例中，堆芯殼底板與環板支承平臺接觸的外環加工面為精加工面，平面度為0.1mm。環板支承平臺上表面的平面度為0.1mm。
一種高溫氣冷堆金屬堆內構件堆芯殼支承結構的安裝方法，包括如下步驟：
(1)將高溫氣冷堆壓力容器的水平度、壓力容器熱氣管嘴的同軸度指標調整到設計要求；
(2)然後將長度為158mm，高度為59mm，寬度為78mm的防旋鍵放入環形支承平臺的防旋鍵槽中心位置；
(3)吊入堆芯殼，將其放置於環形支承平臺上，控制底板防旋鍵槽對準步驟(2)中放入的防旋鍵；
(4)根據設計要求，調整堆芯殼周向位置度、堆芯殼熱氣導管管嘴與壓力容器熱氣導管管嘴的同軸度；
(5)將12個M60×220的防跳螺栓從堆芯殼底板的底板防跳螺栓孔穿入，將鎖緊墊片穿入防跳螺杆，而後將螺母擰上，距環形支承平臺下表面1mm停止擰緊，將鎖緊墊片鎖緊螺母，安裝結束。