1国核工程有限公司2中国核工业华兴建设有限公司核电维修分公司
摘要：沿海核电厂址常年面临台风的冲击，在施工过程中需对电站内的建构筑物、设备设施等采取专门防护措施。特别是对模块/钢构件预制、仓储/生产办公临建、塔吊/大吊车/行车等。这些构筑物、设备因施工周期较长，如造成损坏，将对整个核电站的进度及成本造成严重影响。各个参建单位也对此高度重视，经现场技术团队的创新与实践，并经过台风验证。对上续物项采用的防台技术措施，整体效果不错。本文将对这些技术措施及良好实践进行探讨。
关键词：核电站；防台；施工
0、引言
目前我国核电厂址大多集中在沿海地带，特别是东南部沿海地带比较多，如三门核电、阳江核电、台山核电等。由于核电行业的特殊性及敏感性，其设备及构筑物安全级别较高，费用相对昂贵，且目前国内对核电的认识不足，舆论压力较大。而沿海厂址受地域的特殊性，台风高发。平均每年沿海厂址将遭遇5～6个台风，不乏超强台风的光顾，如“天兔”“海马”等。对在建核电站造成了严重的损坏，各参见单位对现场的防台需引起高度重视。对核电站防台的有效作法及良好实践进行探讨。
1、在建核电站现场施工概况
目前中国在建的核电站以第三代核电技术堆型AP1000、EPR及二代改进型CPR1000、ACPR1000等为主。核电站施工区域布置主要分为核岛/常规岛主厂区、模块/钢构件预制拼装施工区、仓储/生产办公临建区、塔吊/大吊车/行车等几大主要施工活动区域。几大区域根据施工部署的不同，各具特点，受台风的影响也各不相同。对施工期间防台的技术措施及成品保护策略也各有差异。
核岛/常规岛主厂区：对于核岛主厂房的施工顺序一般为先土建，后安装施工。土建施工时，因结构自重大、连接牢固，采取简单的技术措施就能满足现场防台要求。对于后续的安装物项，由于有坚固的厂房结构保护，内部设备的安装工作无需采取过多的额外的措施。即使AP1000核电堆型，建安施工深度交叉，受外围高大的屏蔽墙及钢制安全壳的保护，对岛内设备的安装起到很好的保护作用。已安装的设备只需做好防雨处理，待安装设备进行临时拉结固定即可。
模块/钢构件预制拼装施工区：核电站推行模块化施工，很多模块大，而且高（如AP1000中的CA系列模块、钢制安全壳及钢穹顶等结构）。这些模块全部为钢结构构件。结构模块在制造厂生产出很多小的子模块（受运输条件的限制，子模块一般较小），运到现场拼装场地后，再逐一组装成一个大的整体。由于模块在拼装过程中，模块尚未成形，结构尚不稳定。 有些模块即使拼装成形后，受外形的影响，结构本身抗风能力较弱（如CA03大弧形）。这些模块在子模块拼装过程中需要根据施工逻辑，采取可靠的防台技术措施，来抵御台风对结构带来的不利影响。
仓储/生产办公临建区：核电站施工周期一般为4～5年，现场仓储及生产车间常采用轻钢结构。有些单位为了办公的便利性及节约成本压缩施工工期，办公楼也常采用轻钢结构甚至改装的集装箱。无论是仓储还是办公临建，其结构均比较高，受风载面积较大。必须保证内部关键核电设备及核电工作人员的安全。现场在保证主体钢框架结构强度、整体稳定性满足规范要求的前提下，还需采取足够的措施保证门窗、屋面及墙面等维护结构不被台风破坏，否则台风来临时，局部的破损将危及整个结构的安全及财产的损失。
塔吊/大吊车/行车等：核电施工时，需要对不同重量的物项进行吊装，根据物项的重量等级及安装位置，现场常采用塔吊、3200t的大吊车、行车等起重设备。由于台风风向的不确定性，塔吊的大长臂将面临台风很大的冲击，对塔吊及其不利。在广东、江苏等沿海施工现场就出现诸多塔吊被台风吹倒的案例。大吊车正常条件下处于扳起状态，两级大长臂立于空中，台风来临时将对吊车臂造成严重的冲击。沿海厂址一般采用室外行车或采用半封闭厂房的室内行车。受台风的影响，行车极易出现滑轨或使轨道扭曲变形等危险状况。广东沿海施工现场就曾发生过几次行车被吹落轨道和室外行车被吹倒的案例。
2、核电现场防台技术措施的探讨及应用
现场防台需通过管理措施与技术措施相结合。在管理上做好提前预警及检查。本文主要讨论现场防台的技术措施。现场防台技术措施主要通过加强结构构件的连接或与基础进行拉结以抵抗正面风荷载的冲击。对于形成房间的空间结构，通过密封建筑物使其形成一个密闭空间，加强建筑物的整体性，防止台风从局部开口处贯穿整个建筑物，造成建筑物被破坏。现场主要采取如下几种方式采取防台措施。
模块/钢构件预制拼装施工区：对于拼装场地的结构模块拼装施工，虽在模块全部拼装焊接完成后，通过自重能够抵御台风的冲击。但由于其单个子模块为细长的双面钢板结构，模块内外侧由2块14mm的碳钢板通过中间的L形钢及槽钢焊接接而成的长方体结构，一般子模块宽度为3m，厚度为0.8m，高度为20m左右的狭长形结构。故子模块所受风荷载较大，稳定性差。当遭受台风袭击时，除子模块底部与拼装平台固定外，选择采用增加刚性支撑的措施（刚性支撑如下图1所示）。在子模块拼装成整体前，先对各个子模块的受力面积进行受力分析，选取所受风荷载最大子模块进行计算复核。在不考虑施加缆风绳及周边稳固模块组件对其防台产生的有利影响的工况下核算刚性支撑本体及连接部位的承载力。根据计算，在子模块的相应部位增加相应的刚性支撑。
第二道防线，通过行车与轨道梁之间设置机械式防风锚定装置。锚定块与行车相连，在轨道梁上焊接一个锚坑，遇到台风预警时，将行车上的锚定块插入轨道梁上的锚坑。形状如上图5所示。此装置的防台能力主要由锚定块及锚坑的强度决定（在主体钢结构框架安全的前提下）。同时在行车本体上还可增加适当的缆风绳与地锚进行拉结，增加行车的承受能力。
3、结语
近年来沿海核电发生超强台风的频次增多，对在建核电的设备及构筑物危害也随之加大。如何减小台风对工程造成的影响也越来越受到各方的重视。防台工作是一项难度大、风险高的系统工程。各参建方应结合厂址所在地的气象条件，综合考虑防台的资源投入，平衡投入与台风可能造成的损失之间的相互关系。建立应急指挥信息系统，及防台应急预案，做好气象资料的收集，做好预警，并做好现场检查等管理措施。在技术上，采用技术可靠，操作简单，成本相对较低的新型技术措施，提高应急响应的速度和防台效果，将台风对在建核电工程建设的危害降到最低，保障企业和员工的生命财产安全。
参考文献：
[1]GB6067.1-2010 起重机械安全规程
[2]GB50017-2010 钢结构设计规范
[3]GB50009-2012 建筑结构荷载规范
浅谈压水堆核电机组下行阶段物资运输工期优化策略
闵济东 祝飞
福建福清核电有限公司 福建福清 350318
摘要：压水堆核电机组在大修下行阶段，需要运输大批专用工器具进入核岛，便于执行压力容器开盖、卸料等操作。由于运输的物资种类、数量较多，耗费大量的主线时间，因此有必要对物资运输进行优化。工期优化是压缩计算工期，以达到要求工期目标或在一定约束条件下使工期最短的过程。通常，工期优化一般采用压缩关键工作的持续时间来达到优化目标。实践证明，通过压缩卸料用物资占用关键路径的时间，并将部分占用关键路径的物资运输提前执行，调整为非关键路径的运输以达到工期优化的方法是可行的。
关键词：核电机组；大修；物资运输
1概述
压水堆核电厂在大修下行阶段，需要运输反应堆压力容器整体式螺栓拉伸机等专用工器具进入核岛，便于执行压力容器开盖、卸料等操作。
表一 物资运输清单
物资名称数量单位
整体螺栓拉伸机1台
整体螺栓拉伸机控制柜、电缆箱、变压器1套
开关盖集装箱1个
控制棒脱联扣工具1套
压力容器C型环拖架1套
撇沫装置1套
压力容器假顶盖1台
环吊测力装置及其存放架1套
短螺栓存放箱（PTR细滤网+热电偶+衬套）1个
螺孔塞存放箱1个
核清洁用高压水清洗车1台
核清洁用核空气净化小车6台
核清洁用400L钢桶屏蔽容器2个
装卸料机控制台1台
装卸料机水下摄像头1套
装料用桌椅2套
装卸料机在线啜吸装置2台
光枪4套
水下异物打捞装置5套
应急脱扣杆1个
反应堆厂房物资运输通道，分为设备闸门运输通道和人员、应急闸门运输通道。其中，设备闸门尺寸相对较大，用于反应堆螺栓拉伸机、假顶盖等大型物资的运输，而人员闸门、应急人员闸门尺寸相对较小，通常用于运输较小的物资。
2运输物资的窗口分析
根据国内核电站的普遍做法，存在两种打开一回路的做法，即优先打开稳压器人孔和优先打开反应堆压力容器顶盖。优先打开稳压器人孔的做法，通常由于新核电机组一回路氧化运行所需时间较长，受技术规范限制必须在物资运输完成后打开，即物资运输必须占用一定的关键路径时间。而有限打开压力容器顶盖的做法，虽然为物资运输提供了较为充足的时间，但受制于电厂放射化学技术规范的要求，直接打开反应堆压力容器顶盖的化学规范限值，相比较直接打开稳压器人孔的值难以达到且容易反弹，且一回路液位的难以控制。
根据运行技术规范的要求，“打开稳压器人孔（人孔盖和垫圈）是一回路所有其他打开操作的先决条件（打开反应堆大盖除外）。这种操作只能在反应堆停堆三天后，并且已达到“一回路完整性破坏前的放射性条件”，以及一回路水位高于压力容器法兰面运行区间低水位（LOW-LOI-PJC）时进行。”在机组下行至MCS阶段环吊允许使用后，必须关闭设备闸门以保证反应堆厂房的密封性，但根据限制条件“只有在以下工况下，而且仅限于传输设备需要时，方可打开设备闸门：一回路未充分打开”。
根据技术规范的解释，当一回路完整性破坏是由其截面积大于或等于稳压器人孔面积的开口造成的，此时称作一回路“充分打开”。通过以下方式过渡到一回路“充分”打开状态：稳压器人孔门打开（取下人孔门盖板和衬板）。此操作是实施打开蒸汽发生器水室（在卸料前放置水室堵板）的先决条件；如果不需打开蒸汽发生器水室，就可以直接开启反应堆大盖。装料结束后，稳压器人孔门关闭和反应堆大盖关闭标志着一回路已由“充分”打开状态过渡到“微开”状态。
根据技术规范的要求，即稳压器人孔的打开必须在物资运输完成、设备闸门关闭后执行。即在稳压器人孔打开或者压力容器顶盖打开之前，物资运输必须完成。
我厂目前普遍采用优先打开稳压器人孔的做法。一般采用打开设备闸门进行物资运输——关闭设备闸门，一回路排水至稳压器0米——打开稳压器人孔——一回路排水的逻辑进行机组的下行操作。
由于某电厂的物资运输时间过长，占用了机组下行较多的关键路径时间，有必要对物资运输进行优化。
3运输物资的需求时间分析
3.1物资运输的主要关键步骤分析
物资运输通常为从AC厂房转运至核岛R厂房并按照大修前准备的布置图准备就位。通常的步骤有如下部分
步骤1：AC厂房运输至龙门架——步骤2：开启剪刀门——步骤3：龙门架吊装至机窝——步骤4：转运至平板小车——步骤5：关闭剪刀门——步骤6：打开剪刀门生物屏蔽门——步骤7：平板小车进岛——步骤8：环吊吊装至核岛位置——步骤9：平板小车出岛——步骤10：关生物屏蔽门。
以上分析结果，根据大修前制定的运输计划，得出的理论时间为
序号操作步骤物资运输步骤理论时间（h）
打开设备闸门NA2
运输整体螺栓拉伸机从步骤1至步骤102
运输拉伸机控制柜、电缆箱、变压器从步骤1至步骤101
运输开关盖集装箱从步骤1至步骤101
运输控制棒脱联扣工具从步骤1至步骤101
运输压力容器C型环拖架从步骤1至步骤101
运输撇沫装置从步骤1至步骤100.5
运输压力容器假顶盖从步骤1至步骤102
运输环吊测力装置及其存放架从步骤1至步骤101
运输短螺栓存放箱（细滤网+热电偶+衬套）从步骤1至步骤101
运输螺孔塞存放箱从步骤1至步骤100.5
运输核清洁用高压水清洗车从步骤1至步骤100.5
运输核清洁用核空气净化小车从步骤1至步骤102
运输核清洁用400L钢桶屏蔽容器从步骤1至步骤101
运输装卸料机控制台从步骤1至步骤100.5
运输装卸料机水下摄像头从步骤1至步骤100.5
运输装料用桌椅子从步骤1至步骤100.5
运输装卸料机在线啜吸装置从步骤1至步骤101
运输光枪从步骤1至步骤102
运输水下异物打捞装置从步骤1至步骤102
运输应急脱扣杆从步骤1至步骤101
关闭设备闸门3
其中，步骤1在80t平板小车允许的情况下，可以执行多项物资运输，理论上可以节约部分步骤1的时间。另，步骤7：平板小车的进岛在平板小车允许的情况下，可以运输多项物资进岛，理论上可以节约部分时间。
经计算，理论上需要的时间为
T（理论）==27h。
4物资运输时间优化
工期优化是压缩计算工期，已达到要求工期目标或在一定约束条件下使工期最短的过程。通常，工期优化一般通过压缩关键工作的持续时间来达到优化目标。
根据机组下行物资运输的优化目标，制定了如下工期优化的步骤。使用了如下压缩关键路径的工作实现
4.1将部分物资运输调整与其他并行关键路口执行
根据对运输物资清单的分析对比，需要运输的物资主要包括进入低低水位检修之前的物项。主要包括反应堆压力容器开盖使用的物资、机组卸料用的物资。
运行技术规范确定，在换料停堆模式（RCS）模式下，必须关闭设备闸门以保证反应堆厂房的密封性。限制条件规定，在进行必要的设备运输时，应严格限制设备闸门的开启时间。根据技术规范的要求，在RCS状态下。而在反应堆压力容器顶盖打开并吊走后，为了卸料，反应堆水池将充满水至15米以上且水闸门尚未就位，机组从MCS模式进入RCS模式，机组允许使用限制条件进行物资的运输。
根据对需要运输的物资用途进行分析，结果如下
表2物资用途
序号物资名称用途
1整体螺栓拉伸机压力容器开盖使用
2整体螺栓拉伸机控制柜、电缆箱、变压器压力容器开盖使用
3开关盖集装箱压力容器开盖使用
4控制棒脱联扣工具压力容器开盖使用
5压力容器C型环拖架压力容器开盖使用
6撇沫装置卸料使用
7压力容器假顶盖压力容器开盖使用
8环吊测力装置及其存放架压力容器开盖使用
9短螺栓存放箱（PTR细滤网+热电偶+衬套）压力容器开盖使用
10螺孔塞存放箱压力容器开盖使用
11核清洁用高压水清洗车压力容器开盖使用
12核清洁用核空气净化小车压力容器开盖使用
13核清洁用400L钢桶屏蔽容器压力容器开盖使用
14装卸料机控制台卸料使用
15装卸料机水下摄像头卸料使用
16装料用桌椅压力容器开盖使用
17装卸料机在线啜吸装置卸料使用
18光枪卸料使用
19水下异物打捞装置卸料使用
20应急脱扣杆卸料使用
从上表可以看出，卸料阶段使用的物资包括撇沫装置、装卸料机控制台、装卸料机水下摄像头、装卸料机在线啜吸装置、光枪、水下异物打捞装置、应急脱扣杆。但由于PMC装置的缺陷率较高，一般为了提前调试PMC系统设备，装卸料机控制台、装卸料机水下摄像头提前引入核岛有助于提前发现设备缺陷。而撇沫装置、装卸料机在线啜吸装置、光枪、水下异物打捞装置、应急脱扣杆则根据根据技术规范的要求，与卸料前使用限制条件打开设备闸门运输进核岛。
使用破圈法对物资运输进行分析，对原关键路径进行绘制
图1 破圈表1
在阶段6至7，这一时间的关键路径在于控制棒驱动机构的脱扣、反应堆水池从15米冲水至19.3m、卸料的综合演练工作，理论上存在16个小时的时间。
所需的关键路径时间T1，并行的关键路径时间T2计算为
T1=时间8（撇沫装置）+时间18（装卸料机在线啜吸装置）+时间19（光枪）+时间20（水下异物打捞装置）+时间21（应急脱扣杆）=6.5h
T2=时间（控制棒驱动机构的脱扣、高水位）+时间（反应堆水池从15米冲水至19.3m）+时间（卸料的综合演练）=6+2+8=16h
图2破圈表2
因：T1＜T2
故通过优化卸料用物资占用关键路径的时间是可行的，理论上可以节约6.5h
4.2将部分物资运输调整至非关键路径执行
进一步压缩关键路径的时间，则需要减少从设备闸门运输的物资数量。核岛的另外一项运输路径为0米应急人员闸门和8米的应急人员闸门。
技术规范规定，在RP模式、NS/SG、NS/RRA模式下，反应堆厂房人员气闸门（0m、8m）必须关闭，内、外门必须联锁。特殊规定，当需要进入反应堆厂房，进行工作时，气闸门的内、外两道门必须联锁。而当一回路温度小于等于90℃时，环吊即可以开始使用。
序号物资名称运输路径分析结果
1整体螺栓拉伸机设备闸门
2整体螺栓拉伸机控制柜、电缆箱、变压器气闸门
3开关盖集装箱设备闸门
4控制棒脱联扣工具设备闸门
5压力容器C型环拖架设备闸门
7压力容器假顶盖设备闸门
8环吊测力装置及其存放架设备闸门
9短螺栓存放箱（细滤网+热电偶+衬套）气闸门
10螺孔塞存放箱气闸门
11核清洁用高压水清洗车气闸门
12核清洁用核空气净化小车气闸门
13核清洁用400L钢桶屏蔽容器设备闸门
14装卸料机控制台气闸门
15装卸料机水下摄像头气闸门
16装料用桌椅气闸门
根据图纸显示，尺寸小于气闸门中间舱的时候，该物资可以通过0米气闸门进入核岛，随后在小于等于90°的NS/RRA模式下，由环吊通过吊装口运输至20米。
即螺栓拉伸机控制柜、电缆箱、变压器、短螺栓存放箱、螺孔塞存放箱、核清洁用高压水清洗车、核清洁用核空气净化小车、装卸料机控制台、装卸料机水下摄像头、装料用桌椅可以通过0米气闸门运输。
累积可以提前执行的关键路径时间T3计算为：
T3=时间3+时间10+时间11+时间12+时间13+时间15+时间16+时间 17=1+1+0.5+0.5+2+0.5+0.5+0.5=6.5
通过将部分物资提前从0米气闸门运输可以累积节约时间6.5h。
4.3优化结果计算
经过优化后的策略，经分析可以节约时间T为
T=T理论-T1-T3=27-6.5-6.5=14h。
经后续大修中实践证明，本优化方案可行且具备执行性。但需要注意的是，将部分物资提前至热电偶机械密封拆除前运输，将对堆顶的部分需要使用环吊拆除工作，如防飞射物盖板、RRM风管的拆除造成一定影响，对环吊的设备可靠性提出了更高的要求，电厂应注意确保环吊的可用性恢复和检查。
5 总结
本文通过对大修机组下行过程中运输物资的分析，结合运行技术规范的要求，采用时间优化上常见的破圈法，将大修的物资运输进行了优化，部分物资提前至非关键路径运输，部分物资调整至与其他关键路径并行运输，通过理论计算可以节约关键路径13H。
经大修实际验证，本优化措施合理有效，能够有效提高物资运输的效率，有助于大修工期的优化和管理，对同行电厂类似问题提供了解决思路。
参考文献
[1]福建福清核电厂1、2 号机组运行技术规范[C].
[2]1、2 号机组化学和放射化学技术规范[D]
论文作者:彭新华1,阳月元2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/3
标签：闸门论文; 步骤论文; 卸料论文; 物资论文; 时间论文; 核电论文; 压力容器论文; 《建筑学研究前沿》2017年第31期论文;