专利名称：用于在压水堆蒸汽发生器的二级壳体中形成孔口的方法
技术领域：
本发明涉及用于在压水堆蒸汽发生器的二级壳体中形成孔口的方法。
背景技术：
用来通过由压水堆的冷却水所供应的热量而产生蒸汽的蒸汽发生 器包括公知作为压力边界的、整体为圆筒形的外壳，外壳定位成其轴
线竖直，并且包围蒸汽发生器的内部结构，所述内部结构具体包括 成束的用于一级流体与给水之间热交换的管，其中，所述一级流体由 冷却原子反应堆的加压冷却水以及在成束的管的内部流动的加压冷却 水组成；而给水则在蒸汽发生器的二级部分中与成束的管的外表面接
触o
蒸汽发生器管束由大量的呈U形弯曲的热交换管组成，每一热交 换管具有两个笔直的支路，所述支路在其端部处固定到紧固至蒸汽发 生器的压力边界的管板的通孔中。
当蒸汽发生器处于其工作位置时，圆筒形的压力边界定位成其轴 线竖直，管板是水平的，成束的管的笔直支路是竖直的。管束定位在 整体呈圆筒形的管束包封件内，所述管束包封件同轴地定位在压力边 界内。
完全包绕管束的管束包封件在其上部、在由管的弯曲部分组成的 上部的上方部分地闭合。管束包封件在其上部处具有开口，与成束的 管接触而生成的蒸汽穿过所述开口。离开管束包封件的蒸汽沿着分离 器和干燥器的组合的内部经过，所述分离器和干燥器的组合在管束包 封件上方占据了压力边界的整个上部。
在管束包封件的上部中，将蒸汽发生器给水引入管束包封件和压
力边界之间的环形空间中。
给水沿竖直方向流动，最初在管束包封件和压力边界之间的环形 空间中向下流动，直到管板，以进入管束包封件，管束包封件的壁在 其下部留下了供水在管板上方通过的空间。
管板穿透形成有由多个通孔组成的通孔网格，成束的管的笔直支 路的端部穿过所述通孔并且固定于其中，管板还留下了没有管通孔的、
跨直径延伸的中央区域。管束的u形弯曲的管中的每一个具有第一支 路和第二支路，第一支路与位于中央区域的一侧上的通孔网格的第一 部分中的孔接合并固定于其中，而第二支路与相对于笫一孔的位置对 称定位的网格的第二部分中的孔接合并固定于其中。
管束的笔直支路通过管支撑板固定到位，所述管支撑板沿管束的 长度分布在管束包封件内部，并且包括与管板中的孔网格相同的孔网 格。
这样，整体呈圆柱形并且相对于管束包封件和压力边界同轴定位 的管束在其中央部分具有无管的空间，该无管的空间沿轴向延伸，并 且与管板的、没有管固定孔的、沿直径延伸的中央区域竖直对齐。
蒸汽发生器的 一 级部分由位于成束的管的内部的空间以及水箱组 成，所述水箱定位在蒸汽发生器的管板的下方，并且成束的管的、经 过管板固定到孔中的端部通向所述水箱。蒸汽发生器的二级部分由蒸 汽发生器外壳的、位于管板上方的内部部分组成。蒸汽发生器的二级
部分包含了如下的内部结构，具体包括蒸汽发生器管束、管束包封 件以及蒸汽发生器和干燥器。
当蒸汽发生器运行一定时间段的时候，需要在该蒸汽发生器的内 部特别是在二级部分的内部执行特定的操作，这些操作可能是检查、 清洁、修复或者清除管束的异物。这些操作通常是在例如为了给核反 应堆补给燃料(通过给堆芯补给核燃料)而将核反应堆关闭时作为在 蒸汽发生器上执行的年度维护操作的一部分而进行。
这些操作通常是在蒸汽发生器管板处进行，也可能是在管支撑板 处进行。
所述维护操作中的习惯上在管板上方进行的一种操作是将沉积在 位于蒸汽发生器二级侧上的管板的上表面上的沉积物清除。当对管束 进行电视检查而发现随着给水引入到成束的管之间的异物时，也可以 清除这种异物。
为了执行在蒸汽发生器的二级部分中的各种操作，已经提出了各 种装置以允许进入蒸汽发生器的二级部分的介入区域。
为了进行二级部分的目视检查，例如已经提出了一种小型车辆， 其配备有能够用于管束包封件和压力边界之间的环形区域中的摄像 机、工具夹持装置，以及能够经由管束套管的下部插入到成束的管之 间的各种检查装置。
为了执行这种检查以将管板中的沉积物和管束中的异物清除，还 提出了能够插入管束的中央中空空间并且在管板上方来回移动的各种 装置。
一些装置也允许检查或清洁操作在位于管板上方例如位于管 支撑板上方或者位于两个任意的管支撑板之间一一的管束部分中执 行。
总的来说，在蒸汽发生器的二级部分中执行的所有操作均是利用 移动装置、检查装置或维护装置来执行，这些装置经由贯穿压力边界 和管束包封件的孔口在对应于管束的底部的位置处、管板的略微上方 进入蒸汽发生器的二级部分。
为了能进入位于管支撑板之间的蒸汽发生器管束的上部，检查或 操作工具穿过在管支撑板的中央部分或者外围部分贯通所述管支撑板 的开口，所述开口与管板的没有管通孔的中央部分(其公知为管廊) 竖直对齐。
还提出了利用直径极小的摄像头在管束内部执行检查的方案，其 中摄像头经由管束包封件的上部进入管束包封件，从而执行对上管支 撑板的外围部分的目视检查。
通过将探针或者摄像头送入管之间的空间并送入贯穿管支撑板的 通水孔，也可以在位于上板下方的管支撑板处执行检查。这种方法的
使用是有限制的，因为必须使用直径极小的探针或摄像头，还因为由 于管束上部中的防振杆的存在而使得检查区域受限，因此，仅能在很 少一部分蒸汽发生器管束中进行检查。
因此，这些公知的目视检查或清洁方法及装置不能用来检查或清 洁蒸汽发生器管束的上部，除非蒸汽发生器具有带开口的管支撑板且 所述开口与管廊或者通水孔竖直对齐。因此，这种方法和装置不能够 用于在管支撑板方面没有这些特别设计特征的各种型号的大量蒸汽发 生器
另外，为了能够到达位于在管束的高度上分布的各个管支撑板上 方的管之间的空间，这些公知的检查或清洁装置釆取的路径方向要有 三次甚至是四次改变，并且不得不沿着竖直方向向着蒸发器管束的上 部移动。所有这些限制使得这些介入装置在蒸汽发生器管束内移动和 工作的操作非常复杂且极为棘手。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于在压水堆蒸汽发生器的二级壳体中 形成孔口的方法，其便于尤其是在该蒸汽发生器的管支撑板处的操作。
因此，本发明的主题是一种用于在压水堆的蒸汽发生器的二级壳 体中形成孔口的方法，所述二级壳体包括同心地定位在压力边界内的
管束包封件，其特征在于，在将核反应堆冷停堆之后，进行下述步骤 (a )确定所述蒸汽发生器充满了水，并且如有必要的话将水加满，
(b) 利用机械穿孔工具穿入所述压力边界的部分厚度以形成预制 盲孔，
(c) 将所述蒸汽发生器中的水位降低至所述预制盲孔的紧上方，
(d) 利用电火花加工设备完成在所述压力边界中穿透形成所述孔 口的操作，以及
(e) 仍然利用电火花加工设备在所述管束包封件中形成孔口，分 别在所述压力边界和所述管束包封件中的所述孔口基本同轴且具有相 同的直径。
根据本发明的其他特征
在步骤(b)之前，穿过所述压力边界的部分厚度、并且沿着将 要在该压力边界中形成的孔口的轴线形成对中导向孔；
从所述对中导向孔开始围绕该孔口形成孔，这些孔一方面用来连 接机械穿孔工具，另一方面用来连接用于封闭所述压力边界中的孔口
的盖；
在步骤(b)之前，测量所述压力边界的厚度，并且根据所述预
制盲孔的深度来对所述机械穿孔工具进行编程；
在步骤(c)之前，在所述压力边界的外壁上形成竖直的平坦表面， 以安装用来将封闭压力边界的孔口的盖密封的垫圏；
在步骤(b)和(c)之间，对所述预制盲孔进行镗孔加工，并且 在该预制盲孔中形成平坦底部；
在步骤(d)之后，在所述压力边界中的所述孔口的内边缘上形 成倒角，以消除应力集中；以及
通过电火花加工设备来形成所述压力边界的所述孔口的内边缘上 的所述倒角。
通过下面参考附图以示例方式给出的描述，本发明的特征和优点 将变得显见，附图中
图l是压水堆蒸汽发生器的示意性透视图2是蒸汽发生器的部分壳体的、将要利用本发明的方法形成孔 口的区域的示意性竖直剖视图3是沿图2中3-3的剖视图4至图12是示出实施该方法的各步骤的示意图13是用于封闭压力边界中的孔口的盖的示意性剖视图；以及
图14至图16是蒸汽发生器的另一部分壳体的、利用本发明的方 法形成孔口的区域的示意性剖视图。
具体实施例方式
图l示出了整体上以附图标记l表示的压水堆蒸汽发生器的下部。
蒸汽发生器1以传统的方式包括基本圆筒形的压力边界2，压力 边界2的内部同轴地定位有管束包封件3,管束包封件3包容蒸汽发 生器l的管束4。
管束4由大量弯曲成U形的管5组成，每根管5包括两个笔直的 支路，所述支路在其端部处与固定于蒸汽发生器1的压力边界2的下 部的管板6接合并固定于其中。压力边界2连接至半球形的端部，该 半球形的端部限定了呈两部分的水箱7。
在管束包封件3的内部、于沿着管束的高度的连续位置处固定有 管支撑板8，管支撑板8用来将成束4的管5的支路固定到位，以防 止支路在蒸汽发生器运行时振动。每一个管支撑板8穿透形成有由多 个开口形成的开口网格，其类似于穿透管板6 (成束4的管5的端部 固定于其中)的开口网格。成束的管5的笔直的支路与沿管5的纵向 方向间隔的管支撑板8中的对齐开口接合。
以传统的方式，用于蒸汽发生器1的给水被引入到压力边界2中， 从而给水能够在管束包封件3内与管5的外表面相接触地向下流动。 与管接触地流动的给水被加热，然后转变成蒸汽。生成的蒸汽收集于 蒸汽发生器的上部，以待被送至核反应堆涡轮机。
涡轮机冷凝器中收集的给水返回到蒸汽发生器，并且给水经由核 反应堆的二级回路而循环。
穿过二级回路并且在蒸汽发生器的二级部分内循环的水与成束4 的管5的外表面接触，从而充满了例如氧化物的杂质，这些杂质可能 会以沉积物的形式沉积于管板6的上表面上以及管支撑板8上，尤其 是会沉积于管5和这些管支撑板8中的开口 (这些开口必须将管5固 定到位，并且允许与所述管5的外表面接触的给水通过)之间的间隙 中。
当蒸汽发生器l已经运行了一定时间段而关闭核反应堆时，必须 在蒸汽发生器内尤其是在管支撑板8处执行特定操作。这些操作可以
是检查操作、利用沉积物清洁矛的清洁操作、修复操作或者是将蒸汽
发生器的管束4中的异物清除的操作。
为了进行这些操作，如图1所示，使用根据本发明的方法靠近管 支撑板8 (将要在此处进行所述操作)在压力边界2中和管束包封件3 中穿透，分别形成孔口 9和孔口 10，。
下文中，孔口 9将称作"外部孔口 9"， 而孔口 IO将称作"内部 孔口 10"。这些孔口——分别指外部孔口 9和内部孔口 10——也通称 为"检查孔"。
内部孔口 IO沿外部孔口 9的轴线定位，并且直径基本上等于该外 部孔口 9的直径。
下面将参考图2至图13来描述分别在压力边界2和管束包封件3 中形成孔口 9和10的各个步骤。这些附图示出了壳体2和3的、待形 成孔口 9和10的区域的部分。在该部分中，管束包封件3可以具有竖 直的扁平件11,扁平件11的目的是在压力边界2和管束包封件3之 间分配水的流动。
示例性地，压力边界2的厚度在111和114mm的范围内，管束包 封件3的厚度为10mm并且幅板11的宽度是80mm。
在进行穿透壳体2和3的各种操作之前，关闭核反应堆，并且操 作人员进行等待，直到该蒸汽发生器的温度降至30到40°C。
接下来，确定蒸汽发生器1充满了水，并且如有必要的话加满水， 以降低操作人员所受到的放射剂量。
接着，可以开始在压力边界2中形成外部孔口 9的各种步骤，然 后进行在管束包封件3中形成内部孔口 10的步骤，这些步骤将参考图 4至图12进行描述。
首先，使用适当的公知类型的工具穿过压力边界2的部分厚度、 并且沿着将在该压力边界2中形成的孔口 9的轴线来形成对中导向孔 20(图4)。从该对中导向孔20开始围绕该导向孔20形成孔21(图5), 以连接机械穿孔工具以及封闭盖，这一点将在后文描述。这些固定孔 21例如数量为六个，围绕对中导向孔20均匀地分布。
在图1中以虚线示意性地图示的机械穿孔工具15利用固定孔21 安装在压力边界2的外壁上。该工具15是公知的类型，例如由配备有 编码器的、以传统方式包括用于驱动刀具夹持心轴的液压马达以及提 供进给运动的电动马达的钻孔机组成。
在对压力边界2穿孔之前，测量该压力边界2的厚度，以对工具 15的电动马达进行编程，以形成穿过压力边界2的一部分厚度的预制 盲孔22 (图6)。该预制盲孔22的直径是例如90mm，并且压力边界 2在该预制盲孔22的位置处的剩余板厚在O.lmm和10mm之间，优 选地在2至5mm之间。
预制盲孔22并不通向蒸汽发生器1内部这一事实使得可以防止由 机械穿孔工具产生的任意碎屑掉落入蒸汽发生器1中并被水带到核反 应堆的二级回路中而可能发生严重后果。
另外，蒸汽发生器内部水的存在使得可以防止进行各种操作的操 作人员免受高级别的辐射。
为了准备接下来的在压力边界2中形成外部孔口 9的步骤，通过 公知类型的形成平底部的工具在该预制盲孔22中形成平底部23，如 图7所示。该工具也对预制盲孔22进行镗孔操作。
接下来的示于图8中的步骤是在压力边界2的外壁上形成围绕预 制盲孔22的竖直平坦参考面24，以安装用来将封闭外部孔口 9的盖 密封的垫圏，这一点将在后文描述。
接下来，将蒸汽发生器1中的水位降低到形成于压力边界2中的 预制盲孔22紧上方的位置。在压力边界2的外壁上安装公知类型的、 用于穿孔的电火花加工设备，该设备的电极用来正好穿透预制盲孔 22，以获得如图9所示的外部孔口 9。利用电火花加工设备来穿孔避 免了碎屑的形成。当孔口 9正好穿过压力边界2时，蒸汽发生器l中 容纳的多余的水通过该孔口 9流出并流入未图示的盘中，该盘收集用 于穿孔的电火花加工设备所用的软化水。用来穿孔的电火花加工设备 是公知的类型，并且在该情形下具有中央电极。
仍然利用该用来穿孔的电火花放电加工设备，但是采用偏置电极，
在扁平件ll中沿着外部孔口 9的轴线形成具有宽度11的第一开口 25， 然后在扁平件11中形成具有宽度12的第二开口 26，第一开口 25的宽 度11大于第二开口 26的宽度12。示例性地，第一开口 25的宽度11 在150mm左右，而第二开口 26的宽度12在120mm左右(图10 )。
如图ll所示，利用采用偏置电极的电火花加工设备，在外部孔口 9的内边缘上形成倒角27。该倒角27使得可以消除应力集中。
接下来，仍使用采用偏置电极的电火花加工设备，对管束包封件 3穿孔以获得内部孔口 10。该内部孔口具有与外部孔口 9的直径相同 的、90mm左右的直径，并且这些孔口——分别指外部孔口9和内部 孔口 10——基本同轴(图12)。
一旦在管束包封件3内一一尤其是在位于内部孔口 IO的下方的管 支撑板8的区域中一一进行了各种操作，例如进行完检查、清洁、修 复或者清除管束4中异物的操作，则利用盖将外部孔口 9闭合，所述 盖整体上以附图标记30表示，并且示于图13中。
该盖30包括例如由石墨制成的垫圏31，该垫圏31借助密封环32 而被固定紧靠压力边界2的外壁的平坦表面24。该密封环32通过插 塞33被压靠在压力边界2的外壁上，而插塞33则被柱螺栓34和螺母 35固定紧靠该外壁。
柱螺栓34旋柠入固定孔21中，并且借助蒸汽发生器l运行时在 蒸汽发生器1内部产生的压力而张紧。
在外部孔口 9的内部定位有套管36，套管36通向形成于压力边 界2和管束包封件3之间的空间，如图13所示。由于在扁平件ll中 形成的开口，该套管6能够重建该区域的水循环。盖30能够承受蒸汽 发生器l运行时在蒸汽发生器1的内部产生的压力，该压力通常在70 到80巴之间。
依据图14至图16中所示出的替代形式，根据蒸汽发生器上将要 进行所述操作的位置，在其上连接用于抬升或支撑蒸汽发生器1的装 置的耳轴40中穿透形成外部孔口 9。在这种情况下，过程是相同的 形成对中导向孔20、固定孔21、预制盲孔22以及外部孔口 9。
在管束包封件3内进行各操作之后，在耳轴40的区域中的外部孔 口 9上也定位盖30。
因此，根据本发明的方法使得可以在蒸汽发生器的任意区域形成 供操作装置进入蒸汽发生器内的孔口。将操作装置定位在蒸汽发生器 中的操作较早进行，这些操作不需要利用任何复杂的用于移动操作装 置的装置。
根据本发明的方法可应用于包括压力边界和管束包封件(其中蒸 汽发生器管束通过管支撑板固定到位)的任意的蒸汽发生器。
权利要求
1.一种用于在压水堆的蒸汽发生器(1)的二级壳体(2、3)中形成孔口(9、10)的方法，所述二级壳体(2、3)包括同心地定位在压力边界(2)内的管束包封件(3)，其特征在于，在将核反应堆冷停堆之后，进行下述步骤(a)确定所述蒸汽发生器(1)充满了水，并且如有必要的话将水加满，(b)利用机械穿孔工具穿入所述压力边界(2)的部分厚度形成预制盲孔(22)，(c)将所述蒸汽发生器(1)中的水位降低至所述预制盲孔(22)的紧上方，(d)利用电火花加工设备完成在所述压力边界(2)中穿透形成所述孔口(9)的操作，以及(e)仍然利用电火花加工设备在所述管束包封件(3)中形成孔口(10)，分别在所述压力边界(2)和所述管束包封件(3)中的所述孔口(9、10)基本同轴且具有相同的直径。
2. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，在步骤(b)之前， 穿过所述压力边界(2)的部分厚度并且沿着将要在该压力边界(2) 中形成的孔口 (9)的轴线形成对中导向孔(20)。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，从所述对中导向孔(20) 开始围绕孔口 (9)形成孔(21),这些孔(21) —方面用来连接机械 穿孔工具，另一方面用来连接用于封闭所述压力边界(2)中的孔口(9) 的盖(30)。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(b) 之前，测量所述压力边界(2)的厚度，并且根据所述预制盲孔(22) 的深度来对所述机械穿孔工具进行编程。
5. 如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(c) 之前，在所述压力边界(2)的外壁上形成竖直的平坦表面(24)， 以安装用来将封闭该孔口 (9)的盖(30)密封的塾圏(31)。
6. 如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤 (b)和(c)之间，对所述预制盲孔(22)进行镗孔加工，并且在该预 制盲孔(22)中形成平坦底部(23)。
7. 如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤 (d)之后，在所述压力边界(22)中的所述孔口 (9)的内边缘上形成 倒角(27)，以消除应力集中。
8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，通过电火花加工设备 来形成所述压力边界(2)中的所述孔口 (9)的内边缘上的所述倒角 (27)。
全文摘要
一种用于在压水堆的蒸汽发生器的二级壳体中形成孔口的方法，该方法包括下述步骤确定所述蒸汽发生器(1)充满了水，并且如有必要的话将水加满；利用机械穿孔工具(15)穿入所述压力边界(2)的部分厚度形成预制盲孔(22)；将所述蒸汽发生器(1)中的水位降低至所述预制盲孔(22)的紧上方；利用电火花加工设备完成在所述压力边界(2)中穿透形成所述孔口(9)的操作；以及仍然利用电火花加工设备在所述管束包封件(3)中形成孔口(10)的步骤。
文档编号F22B1/16GK101362237SQ20081014602
公开日2009年2月11日 申请日期2008年8月6日 优先权日2007年8月7日
发明者J-C·费拉, O·泰利耶 申请人:阿海珐核能公司;法国电气公司