一种适用于压水堆的一体化堆顶结构的制造方法与工艺

本发明属于一种压水堆核电站反应堆堆顶结构，具体涉及一种适用于压水堆的一体化堆顶结构。

背景技术：
反应堆堆顶结构是反应堆的重要部件之一，其功能主要包括：在地震情况下限制驱动机构(CRDM)的过度变形，保证其功能的完整性；借助冷却空气带走CRDM线圈产生的热量，以保证其温度不超过限值；将反应堆堆顶的所有电缆引到规定的土建接口处；在安装、换料和检修时与环吊连接将整个堆顶结构吊到(离)反应堆压力容器。同时，作为反应堆换料/维修等开/扣盖操作时，必须进行操作的大型设备，堆顶结构应能够实现简便、快速的拆装，并为操作人员提供必要的辐射防护，进而节省反应堆换料或维修操作时间和减少操作人员所受的辐照剂量，从提高反应堆的安全性和经济性。目前，国内外压水堆堆顶结构主要有两种：分散式堆顶结构和一体化堆顶结构。分散式堆顶结构均是采用基于法国M310堆型的堆顶结构，这种结构是法国AREVANP公司于上世纪80年代设计并开展应用的，虽然其结构简单，但部分设备须在反应堆厂房内进行配装，反应堆换料或维修等操作花费时间较长，且没有人员辐射防护措施，从而导致操作人员所受辐照剂量较高，安全性和经济性较差。而近年来，国外许多发达国家在保证堆顶结构固有功能要求的基础上，均对其进行了较深入的设计研究，并且取得了众多的科研成果，部分科研成果也已投入到实际的工程应用中。从发展趋势可以看出，堆顶结构的设计逐渐向集成化、一体化的方向发展，主要目标是减少现场安装时间、缩短反应堆换料/维修期间堆顶的操作时间、降低操作人员所受的辐照剂量等，从而提高反应堆的安全性和经济性。美国西屋公司的AP1000一体化堆顶结构就是其中一种，其具有了一体化堆顶结构的优点，但也存在一些不足，主要包括：将四个风机置于堆顶结构上，不但给堆顶结构带来很大的震动危害，同时还增高了堆顶结构的重心，不利于堆顶结构的稳定，另外风机的维修更换等不便；由于结构的限制，反应堆不能使用整体式螺栓拉伸机，只能使用分体式螺栓拉伸机，而相对于分体式螺栓拉伸机，整体式螺栓拉伸机可以大大减少堆顶结构起吊操作的时间，提供反应堆的安全性和经济性；将堆顶电缆置于上部围筒周围给电缆的维修更换等带来很大的困难。因此目前国内外压水堆堆顶结构尚无法完全满足反应堆对安全性和经济性的要求。

技术实现要素：
本发明的目的是提供一种适用于压水堆的一体化堆顶结构，它能够满足压水堆堆顶结构的功能要求，同时又具有可使用整体式螺栓拉伸机、能够外接冷却系统、实现设备功能的集成化和结构的一体化、能够为操作人员提供辐射屏蔽、实现快速吊离/安装等特点的一体化堆顶结构。本发明是这样实现的，一种适用于压水堆的一体化堆顶结构，它包括压力容器顶盖，压力容器顶盖的上部设有围筒，围筒的内部的上端设有冷却围板，冷却围板上设有冷却风管，围筒的上分别开有围筒上的进风口和围筒上的出风口，进风口和围筒上的出风口与内部的冷却风管连接，围筒的顶部设有抗震组件，抗震组件上设有电缆托架及电缆桥组件和顶盖吊具。所述的吊具包括下吊杆和吊具上部结构，下吊杆下端与压力容器顶盖上的吊耳连接，上端与抗震环连接固定，同时与上部吊具结构通过销轴连接，吊具上部结构包括由横梁构成的带筋板的三角形支架，横梁之间通过加强筋板固定在一起。所述的横梁的结合处还固定有U型起吊块。本发明的优点是，它主要由围筒、冷却围板、冷却风管、抗震组件、电缆托架及电缆桥组件和顶盖吊具等组成。该一体化堆顶结构能够满足堆顶结构的功能要求，同时该堆顶结构的结构简单、制造较为方便，外接冷却系统，可使用整体式螺栓拉伸机，实现了设备功能的集成化和结构的一体化，能够为操作人员提供辐射屏蔽，能够实现快速吊离/安装，体现了第三代核电技术对安全性、先进性和经济性要求。附图说明图1是本发明的一体化堆顶结构示意图；图2为顶盖吊具上部结构示意图。图中：1压力容器顶盖，2下吊杆，3冷却围板，4围筒，5围筒上的进风口，6抗震组件，7顶盖吊具，8电缆托架及电缆桥组件，9围筒上的出风口，10冷却风管，11横梁，12加强筋板，13U型起吊块。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明：如图1所示，一种适用于压水堆的一体化堆顶结构它包括半球状的压力容器顶盖1，压力容器顶盖1的上部固定连接有筒状的围筒4，围筒4的内部的中部固定有冷却围板3，冷却围板3上固定有冷却风管10，围筒4的上端分别开有围筒上的进风口5和围筒上的出风口9，进风口5和围筒上的出风口9与内部的冷却风管10连接，围筒4的顶部固定有抗震组件6，抗震组件6上固定有电缆托架及电缆桥组件8，电缆托架及电缆桥组件8的上端设有顶盖吊具7，如图2所示，顶盖吊具7是吊运一体化堆顶结构的专用工具，它包括下吊杆2和吊具上部结构。下吊杆2下端通过销轴与压力容器顶盖1上的吊耳连接，上端与抗震环连接固定，同时与上部吊具结构通过销轴连接，吊具上部结构为一个由横梁11构成的带筋板的三角形支架，横梁11之间通过加强筋板12固定在一起，横梁11的结合处还固定有U型起吊块13。在反应堆运行及停堆期间，顶盖吊具7均安装在堆顶结构上而不需要拆装，从而保证了反应堆换料/维修期间堆顶结构的快速起吊和安装。其中，围筒4是整个一体化堆顶结构的主体结构，堆顶大部分部件都是以它作为结构基础，既作为CRDM抗震系统的一部分，又作为CRDM冷却系统的边界，同时也作为一体化堆顶结构的辐照屏蔽结构。围筒4下端设有连接法兰和法兰加强筋板，连接法兰与压力容器顶盖1上的支撑台通过螺栓连接，从而将围筒4固定到压力容器顶盖上。在围筒4的下端设有操作窗口，用于对堆内测量密封结构和保温层进行操作。每个窗口处设有一个可以关闭并锁定的屏蔽门，屏蔽门在反应堆正常运行期间关闭并锁定。在围筒4的上端设有进风口5和出风口9，每个进风口5处设置由可以关闭并锁定的屏蔽门，屏蔽门在反应堆正常运行期间为常开状态。出风口9处设有连接法兰，以便与外部风管连接。围筒4在轴向上从压力容器顶盖1上的连接台阶面延伸到CRDM的上端，在围筒4中部的内侧设有支承环板，以便固定和支承冷却围板3和冷却风管10。围筒4可分为两段或三段，每段之间用法兰螺栓连接固定。在围筒4内部对应CRDM电磁线圈高度位置设有冷却围板3及冷却风管10，主要作用是形成从上向下再向上的冷却风道，对CRDM进行均匀的冷却。冷却围板3主要是将CRDM电磁线圈围住，形成均匀的冷却风道；而冷却风管10主要是实现将冷却风均匀地引出围筒出风口9处，围筒4上对应冷却风管10上端中部位置开有出风口9。围筒4、冷却围板3、冷却风管10和外部通风设备形成了CRDM冷却系统。冷却风由围筒4上端的冷却风入口5进入围筒4，经冷却围板3构成的CRDM电磁线圈组件区域进入CRDM下端，然后沿着冷却围板3和围筒4之间的间隙进入冷却风管10，在冷却风管均匀混合后到达出风口9，再进入外部冷却风管，从而进入CRDM外部通风系统中，实现对CRDM的冷却。抗震组件6由抗震板和抗震环组成。抗震板固定在CRDM棒位探测器组件的上端，所有抗震板的结构尺寸相同，均为方形板状结构；抗震环位于围筒4的上端，与围筒4上法兰连接。抗震环为一个外侧为圆形、内侧为多边形的板状结构。抗震板与抗震环之间的间隙通过调整螺栓调整为一个定值。围筒和抗震组件构成了CRDM抗震系统。在地震情况下，CRDM的横向载荷通过抗震板传递到抗震环上，再通过围筒传递到压力容器顶盖上。围筒确保了抗震环不会发生较大横向位移，进而确保了CRDM不会发生过度的横向变形，保证了CRDM的正常工作。电缆托架及电缆桥组件8由上层电缆托架、下层电缆托架、电缆桥支座、上层电缆桥和下层电缆桥组成。用于将堆顶电缆引导到土建电缆接线板处，同时对电缆进行固定。上下层电缆托架通过支座连接固定，并与电缆桥支座固定；上下层电缆桥通过支撑杆连接，反应堆正常运行时，上下位于土建平台上，当换料/维修等停堆操作期间，上下层电缆桥绕电缆桥支座翻转并固定于竖直位置。在反应堆正常运行期间，上下层电缆桥位于堆坑土建平台上，围筒4上的出风口9与外部冷却系统风管连接，顶盖吊具7位于堆顶结构上。而在反应堆换料/维修等停堆操作时，将上下层电缆桥翻转并固定于竖直位置，拆除外部冷却系统风管，将吊环与顶盖吊具7上的U型起吊块13连接即可将堆顶结构吊离反应堆。