核电站水过滤器的安装问题分析与解决

摘要：核电站水过滤器多数安装在核辅助厂房的屏蔽小室内，小室内布置有通风管道使整个空间维持在负压状态，小室的上方布置有起生物屏蔽作用的盖板，盖板上主副孔塞的位置与过滤器芯子的更换有密切的联系，水过滤器的安装主要发生了与风管碰撞、盖板主副孔塞位置偏移的问题。本文将对核电站水过滤器的安装问题进行分析并给出解决方案。

关键词：水过滤器；风管；孔塞

中图分类号：TL4 文献标识码： A

1 前言

水过滤器的功能是对核辅助系统的水质进行净化处理，为方便更换过滤器芯子，设备应布置在靠近TES（固体废物处理系统）水泥固化线第五工作站的位置，所以绝大部分过滤器安装在核辅助厂房570大厅的屏蔽小室内，主要涉及RCV（化学和容积控制系统）、PTR（反应堆换料水池和乏燃料水池冷却和处理系统）、TEP（硼回收系统）、TEU（废液处理系统）、APG（蒸汽发生器排污系统）五个系统。

2 水过滤器的运行

水过滤器封闭在维持负压的屏蔽小室内，介质以上进下出的方式流经过滤器芯子，完成对水质的过滤。经过过滤的水质不达标时，需要对过滤器芯子进行更换。因多数过滤器芯子都带有较高放射性，所以要靠专用设备完成，而且整个更换过程需要在一个密闭的环境中完成。核辅助厂房570大厅布置有29台水过滤器，大厅的正中央为过滤芯子转运容器，内置有铅屏蔽层，转运容器的正下方为TES系统水泥固化线第五工作站的下降通道，直达±0.000m层的水泥固化线房间。更换过滤器芯子时，用吊车将屏蔽小室盖板上的主旋塞提起放置在一边，再用吊车将过滤芯子转运容器吊起放置在屏蔽小室上，设备的底座与主旋塞的尺寸一致，这样能保证更换过程在一个密闭的环境中实现。然后通过副旋塞远距离将过滤器盖打开，操作过滤器芯子转运容器上的控制面板，将过滤器芯子抓起，然后封闭在转运容器内，通过吊车再回到TES系统第五工作站的滤芯下降通道上方，操作面板将滤芯送至±0.000m层进行水泥固化，新的过滤器芯子通过专用工具装入过滤器。这样就完成了过滤器芯子的更换。

3 与风管的碰撞问题及解决方案

为防止放射性物质外泄，每一个水过滤器所在的屏蔽小室都需要维持在负压状态，这就需要设置通风管道。封闭小室内的空间非常小，除了水过滤器及其接管外风管是唯一的物项，所以水过滤器的布置一定要考虑风管的位置，水过滤器的安装经常会发生与风管碰撞的问题。

3.1 碰撞分类

3.2 解决方案

水过滤器为进口设备，考虑到返厂维修时间较长等问题，所以最初的方案是通过修改现场布置来满足设备的安装要求。两类碰撞问题都是设备与屏蔽小室内的风管碰撞，设备到货时风管已经按照施工图纸完成安装，由于每一根风管都是贯穿很多个屏蔽小室，修改风管的位置需要对每一个屏蔽小室内风管所贯穿的孔洞进行扩充，而且扩洞需要对土建配筋进行切割，也可能会对结构强度造成影响。修改风管的尺寸也比较困难，由于空间限制，风管截面的长宽比已经较大，如果修改也需要对风量进行核实。所以不论是修改风管自身的尺寸或是修改风管的位置，难度都较大。

在风管难以修改的情况下，只能改变水过滤器的位置来避免碰撞。对于第一类风管与设备上翻盖的开启臂碰撞的情况，采取的措施是将设备旋转180度，旋转后就不存在干涉的问题了，而且设备位置修改起来也比较容易，但设备的接管需要做大量的变更。首先，随着设备接管嘴位置的改变，所有的管道都需要修改走向以便与管嘴相接，屏蔽小室内的空间不足三平米，管道布置需要重新考虑，还需要设置支架，布置不易实现。第二，即使管线能顺利的修改，由于发生这一类碰撞的设备及接管均为核级，且都有抗震要求，所以需要力学对此进行大量的计算。第三，进入过滤器前的管道内多为夹杂着树脂、放射性固体的介质，管道修改后弯管数量增加，也不利于介质的流动。所以若实施此方案，需要修改的东西很多。对于第二类风管与过滤器齿轮箱斜撑碰撞的情况，采取的措施是把过滤器的位置抬高70至100mm，这样就能避免齿轮箱斜撑与风管发生碰撞，但是将抬高后的设备标高和过滤器上方主孔塞的底标高提给厂商核算，核算的结果是过滤器的滤芯无法取出。所以对于这两类碰撞，修改设备的位置也不是最佳方案。

与厂商多次沟通后，将风管的详细尺寸、位置提供给设备厂商，经过认真核算，针对这两类碰撞问题厂商给出了具体的修改程序，并对每一台设备的安装图纸进行了详细修改，设备也不需要返厂维修，由安装公司根据现场实际情况对设备进行修改。对于第一类风管与设备上翻盖的开启臂碰撞的情况，修改方案为根据干涉的实际尺寸对开启臂的末端进行切割，避开与风管的干涉，由于开启臂被切短，原开启臂挡块无法保证上翻盖的开启角度，所以还需要在原挡块的位置加焊一块尺寸适当的钢板。对于第二类风管与过滤器齿轮箱斜撑碰撞的情况，修改更为简单，直接将齿轮箱斜撑的干涉部分切割掉。

4 盖板孔塞偏移问题及解决方案

为防止屏蔽小室内放射性物质的外泄，每一个小室上方都设置了1米厚的盖板。同时，盖板上的主孔塞也是更换过滤器芯子的通道，如果水过滤器芯子和转运容器的中心线偏差过大，专用抓具将无法抓起过滤器芯子。过滤器开盖时需要把齿轮箱上的螺栓打开，副孔塞的位置是打开此螺栓的专用工具的通道，所以副孔塞的位置如果偏移过大也会影响到过滤器芯子的更换。部分屏蔽小室盖板上的主副孔塞存在位置偏移过大的问题，影响了过滤器芯子的更换。

由于盖板的厚度达1米，而且内部有很多钢结构，所以修改孔塞的位置非常困难，最好的解决方案是重新加工制造盖板，待停堆检修的时候进行更换。

5 总结

首先，为防止设备与风管打架，在审查安装图时要仔细核对设备本体及支撑的位置，如果存在打架的问题需要与厂商及时沟通修改。再者，盖板上的孔塞位置与过滤器的操作密切相关，只有了解了水过滤器更换芯子的过程，才能够把设备布置条件提清楚。设备图纸尺寸确定后，需要把设备中心与齿轮箱螺栓的相对位置提给盖板的加工厂商，而且制造厂要严格控制盖板的加工误差，这样就会避免无法更换过滤器芯子的问题。

参考文献

[4] 《中、低放射性废水处理的方法和装置》.中国科学院原子核科学委员会.2000.09