□ 彭 峰

一、引言

壓水堆核電廠燃料廠房乏燃料貯存水池內(nèi)使用的燃料操作抓具，包括乏燃料組件抓具、可燃毒物組件抓具、舊控制棒組件抓具和阻力塞組件抓具。乏燃料組件抓具主要用于在燃料轉(zhuǎn)運裝置與乏燃料貯存格架之間轉(zhuǎn)運乏燃料組件，可燃毒物、舊控制棒和阻力塞組件抓具用于水下完成相關(guān)組件在燃料組件間的抽插倒換操作［1］。由于直接用于操作燃料組件，抓具的檢修精度、可靠性對操作的安全穩(wěn)定性，以及核電廠換料大修的關(guān)鍵路徑起到至關(guān)重要的作用。

二、燃料操作工具的檢修現(xiàn)狀

(一)現(xiàn)有檢修方法。每次換料大修前需要對各燃料操作抓具進行預(yù)防性檢查并操作試驗，以驗證其在裝卸燃料組件前的可用性。由于抓具均在乏燃料貯存水池內(nèi)完成水下操作，當(dāng)檢查或試驗過程中發(fā)現(xiàn)某一抓具存在缺陷時，解體檢修無法直接進行，需將抓具從水池內(nèi)吊出，置于燃料廠房地面或沖洗井中進行。在檢修完成組裝后再將抓具吊回乏燃料貯存水池中抓取相應(yīng)的燃料組件進行再鑒定試驗。

(二)存在的問題。由于目前沒有調(diào)試用的基準(zhǔn)，燃料操作抓具在解體檢修組裝后無法在檢修區(qū)域內(nèi)較全面地驗證抓具的可靠性和功能完整性，而需吊回乏燃料貯存水池中直接抓取真組件進行試驗，存在水下脫不開、損壞燃料及相關(guān)組件等風(fēng)險。燃料操作抓具在乏燃料水池與燃料廠房地面或沖洗井間的吊裝需開關(guān)水閘門，同時使用人橋吊車和輔助吊車，若在水池內(nèi)的再鑒定試驗不合格需進行抓具的多次吊裝，將引入多項作業(yè)風(fēng)險，增加安全隱患。在特殊情況下，可能造成大修主線計劃延后，損失較大的經(jīng)濟效益。

三、檢修專用模擬體的研制

(一)總體方案。開發(fā)一套檢修專用模擬體，適用于燃料廠房乏燃料貯存水池內(nèi)使用的所有燃料操作抓具，方便用于在燃料廠房地面上的干式檢查、維修和再鑒定試驗，確保上述工具的可靠性，以減少檢修后使用中帶來的風(fēng)險，同時也可用于燃料操作抓具的培訓(xùn)。壓水堆核電站的燃料操作抓具按照組件的種類和接口尺寸，大致可分為三類:一是控制棒組件抓具;二是阻力塞/可燃毒物組件抓具;三是燃料組件抓具。研制的檢修專用模擬體也可根據(jù)燃料操作抓具的分類進行設(shè)計，包括燃料組件上管座模擬體、控制棒組件模擬體和阻力塞組件模擬體。由于阻力塞與可燃毒物組件頭部結(jié)構(gòu)、尺寸相同，故阻力塞組件模擬體可通用于阻力塞組件抓具和可燃毒物組件抓具。

表1 燃料操作抓具檢修專用模擬體清單

(二)結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求。

1．燃料組件上管座模擬體。上管座模擬體由上基體、連接環(huán)、下基體、導(dǎo)向管、壓緊彈簧、支座和連接附件組裝而成?？偢叨?60mm(不含彈簧高度)，重量和體積輕巧、便于搬運移動。數(shù)量及用途見表1，具體結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求如下:一是選用不銹鋼材質(zhì)，采用組裝式結(jié)構(gòu)，焊接部位焊縫打磨光滑平整，方便拆裝和清洗去污;二是模擬體外表面拋光后整體酸洗鈍化，不應(yīng)有過酸洗現(xiàn)象;三是上基體與各燃料操作工具的接口結(jié)構(gòu)尺寸及其加工要求與AFA－3G燃料組件相同;四是下基體包括導(dǎo)向管、與支座的連接接口等，8個導(dǎo)向管連接孔與阻力塞、控制棒組件模擬體的芯棒連接孔配作;五是導(dǎo)向管采用不銹鋼空心管，外徑尺寸與下基體上的孔相配，內(nèi)徑與阻力塞、控制棒組件模擬體的芯棒相配，導(dǎo)向管的長度為100mm;六是連接環(huán)用于連接上、下基體;七是支座高度265mm，內(nèi)部空心，四周設(shè)計為5mm的鋼板，并開有167mm×120mm的孔，便于觀察阻力塞、控制棒組件模擬體與燃料組件上管座模擬體的配插情況，同時可減輕重量。

2．控制棒組件模擬體。由于HARMONI控制棒組件結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，不便于加工制造，考慮到開發(fā)控制棒組件模擬體的目的為抓具檢修需要，需對模擬體的結(jié)構(gòu)、尺寸進行重新設(shè)計——保留頭部連接柄的結(jié)構(gòu)尺寸、加工要求與原有控制棒組件相同，連接柄以下部件采用與阻力塞組件模擬體相同的設(shè)計。與燃料組件上管座模擬體配插后，連接柄上表面相對標(biāo)高尺寸與真實組件一致，數(shù)量及用途見表1。

3．阻力塞組件模擬體。該模擬體由壓翅、導(dǎo)柱、基板、阻力塞棒和連接附件組成。設(shè)計的8根阻力塞棒與基板用螺紋連接，除了阻力塞棒隨燃料組件上管座模擬體相應(yīng)縮短外，其余結(jié)構(gòu)尺寸、連接方式及其加工要求都與原阻力塞組件相同。與燃料組件上管座模擬體配插后，阻力塞組件模擬體壓翅上表面相對標(biāo)高尺寸與真實組件一致。重量不做要求，數(shù)量及用途見表1。

(三)技術(shù)特點分析。通過結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求可以看出，開發(fā)的燃料操作抓具檢修專用模擬體有如下特點:一是自主研發(fā)、制造的整套燃料操作抓具檢修專用模擬體，采用常見的不銹鋼材料進行制造，具備安全可靠、簡易經(jīng)濟、便于加工制造等技術(shù)特點。二是阻力塞組件和控制棒組件模擬體可使用相同的燃料組件上管座模擬體，既節(jié)約了材料，也使得新的控制棒組件模擬體方便加工制造，實現(xiàn)了最優(yōu)化設(shè)計。三是重新設(shè)計的控制棒組件模擬體，在保證其功能的情況下，解決了原組件加工制造困難的技術(shù)難點，實現(xiàn)了最優(yōu)化設(shè)計。

四、應(yīng)用效果

燃料操作抓具檢修專用模擬體先后在秦山第二核電廠2012年12月至2013年1月和2014年2月至4月順利完成了1#和2#機組舊控制棒組件抓具、可燃毒物組件抓具、阻力塞組件抓具和乏燃料組件抓具一共8臺抓具的全面解體檢修工作。到目前為止，大修裝卸料、燃料相關(guān)組件倒換期間燃料操作抓具使用情況良好。

五、結(jié)語

檢修專用模擬體的開發(fā)及應(yīng)用，有效解決了燃料操作抓具無調(diào)試基準(zhǔn)的技術(shù)難題，提高了燃料操作抓具的檢修精度，降低了作業(yè)風(fēng)險，保護了燃料及相關(guān)組件，增強了燃料操作的安全性、穩(wěn)定性，為后續(xù)大修期間燃料操作提供了有力的保障，并且保證了大修主關(guān)鍵路徑時間。國內(nèi)壓水堆核電站所使用的燃料操作抓具相同或相近，且該套模擬體具有優(yōu)越的經(jīng)濟性和可靠性，簡單實用，有很好的工程使用價值，具有推廣意義。

［1］付衛(wèi)彬．燃料操作和貯存系統(tǒng)手冊［M］．嘉興:核電秦山聯(lián)營有限公司，2005:21