反应堆导向筒拆除过程中卡涩的原因分析

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1、反应堆导向筒拆除过程中卡涩的原因分析郭科科中核集团三门核电有限公司摘要：导向筒是压水堆核电厂反应堆N的关键设备，导向筒支承销的缺陷与堆芯安全直接相关。某核电厂导向筒拆除过程中发现卡涩，通过对支承销受力分析和检斉发现支承销尺寸超差，提出了导向筒正常提升力和允许的最大提升力，并制定了关键检修工艺要求，为导向筒支承销出厂验收和运行核电厂导向筒拆除提供了参考。关键词：导向筒拆卸;支承销;卡涩;作者简介：郭科科（1985—），男，浙江舟山人，工程师，从事核电厂反应堆维修工作。收稿日期：2017-10-20Received：2017-10-200引言导向筒是压水堆核电厂反应堆堆内构件上的关键

2、部件，其为控制棒插入和拔出堆芯燃料组件提供通道，并为拔出的控制棒提供保护［1］。反应堆堆构件在制造厂组装后，不需要在核电厂拆装导向筒，国N核电厂还未曾在电厂调试或运行期间拆装过反应堆异向筒。国内某压水堆核电厂反应堆系统需要进行一些首堆和关的综合性试验，要在机组调试期间拆装部分导向筒。在拆除导向筒的过程中，发现向上拔出的载荷达到4000lbs仍无法拆除，支承销在销孔屮有卡涩（图1）。图1某核电厂导向筒拆除后支承销及销孔的磨损情况下载原图为了分析导向筒拆除卡涩的成因和制定关键检修工艺，本文基于某核电厂导向筒支承销结构和配合情况，对支承销进行受力分析，提出了导向筒正常提升力和允许的最大

3、提升力，并制定了关键检修工艺要求，为运行核电厂导向简拆除积累了经验。1导向筒拆除卡涩原因分析1.1正常提升载荷计算导向筒由上部和下部两部分组成，上部和下部导向筒的法兰通过四颗内六角圆柱头螺钉固定到堆内构件的上部支撑板上，下部导向简底部通过两个支承销与堆芯上板销孔过盈配合。支承销的功能是保证导向筒能够承受横向载荷，同时能让异向筒在轴向自由膨胀。支承销初始安装时利用叶片方向的直径与堆芯上板销孔的过盈量产生预紧作用，在实际运行过程中起到柔性支承作用。导向筒支承销伍含上部螺纹结构和下部非螺纹结构两部分，上部螺纹结构用于支承销与导向简底部法兰的连接，下部非螺纹结构为半圆柱形叶片结构，安装在

4、堆芯上部销孔内（图2）。支承销装入堆芯上板销孔后，两瓣叶片的总压缩量为0.2mm，单个叶片的压缩量为0.1™，采用有限元法对支承销进行应力分析（安装工况，非系统运行工况下），得出支承销的预紧力N=600lbf。图2支承销在销孔内的示意图下载原图支承销材料为ASMESA193B8M（润滑情况下的摩擦系数U=0.15）,整个支承销与销孔之间的摩擦力:F=2uN=180lbf。上下部导向筒自重为326kg。导向简拆除过程中，需要克服导向简的自重和支承销与销孔的摩檫力。故正常情况下，导向筒拆除所需的提升力=支承销摩擦力+导向筒自重=898lbf。导向筒内部的导向板对控制棒组件进行导向，制

5、造安装精度要求高，导向板的变形将直接影响控制棒组件在导向筒内的摩擦力和控制棒的落棒时间。导向筒吊装工具的钩爪与导向筒的某层导向板连接，提升力直接受力在导向板上。导向筒拆除过程屮，作用在导向板上的力不能超过材料屈服强度。采用有限元法对导向筒组件进行了提升载荷下的应力计算，在4000lbs提升载荷下，下部导向筒各部件及焊缝的最大应力为190MPa,接近室温下材料的屈服强度值204MPa。故导向简拆除过程中的正常提升力为898]bf,最大提升力不能超过4000lbf。1.2支承销与销孔配合要求支承销的制造工艺如下:开槽前将头部尺寸加工至外圆尺寸为27.61mm;开槽后将头部装入专用夹具

6、中，再加工头部外圆尺

7、*至27.026mm,冋吋还需要满足在支承销从夹具屮取出后头部外圆尺寸最大两点的距离不超过27.28mm的要求（从夹具中取出后棱角尺寸从27.026mm变为27.09mm）。堆芯上板销孔尺寸为27.08mm，这个尺寸大于支承销装在夹具上加工的头部外圆尺寸（图3）。支承销叶片与销孔接触，棱角与销孔间隙配合，可以满足反应堆运行期间的冷却剂紊流影响。1.3支承销尺寸测量第一步，支承销与销孔配合检查。通过对支承销与堆芯上板销孔的配合尺寸进行测量和检查，发现支承销叶片方向与销孔的间隙能通过0.13mm厚、10mm宽的塞尺,如图4（b）,而不是设计要求的过盈配合，如图

8、4（a）。支承销叶片的棱边与销孔接触，销孔实测尺寸与设计要求一致，故可断定支承销尺寸超差。图3支承销自由状态与安装后状态示意图下载原图图4支承销与销孔正常与不正常配合下载原图第二步，拆除后支承销尺寸测量。为进一步分析支承销尺寸偏差情况，采用导向筒吊装工具保持向上提升约4000lbs,同时用枕木敲击导向筒底部法兰，使支承销与销孔产生震动，最终拆除了7组下部导向筒。测量拆除后导向筒支承销尺寸，支承销叶片棱角的尺寸02和1）3远大于销孔尺寸,导致支承销安装到销孔后，叶片棱边与销孔接触。