專利名稱：用于在壓水堆蒸汽發生器的二級殼體中形成孔口的方法
技術領域：
本發明涉及用于在壓水堆蒸汽發生器的二級殼體中形成孔口的方法。
背景技術：
用來通過由壓水堆的冷卻水所供應的熱量而產生蒸汽的蒸汽發生 器包括公知作為壓力邊界的、整體為圓筒形的外殼，外殼定位成其軸
線豎直，并且包圍蒸汽發生器的內部結構，所述內部結構具體包括 成束的用于一級流體與給水之間熱交換的管，其中，所述一級流體由 冷卻原子反應堆的加壓冷卻水以及在成束的管的內部流動的加壓冷卻 水組成；而給水則在蒸汽發生器的二級部分中與成束的管的外表面接
觸o
蒸汽發生器管束由大量的呈U形彎曲的熱交換管組成，每一熱交 換管具有兩個筆直的支路，所述支路在其端部處固定到緊固至蒸汽發 生器的壓力邊界的管板的通孔中。
當蒸汽發生器處于其工作位置時，圓筒形的壓力邊界定位成其軸 線豎直，管板是水平的，成束的管的筆直支路是豎直的。管束定位在 整體呈圓筒形的管束包封件內，所述管束包封件同軸地定位在壓力邊 界內。
完全包繞管束的管束包封件在其上部、在由管的彎曲部分組成的 上部的上方部分地閉合。管束包封件在其上部處具有開口，與成束的 管接觸而生成的蒸汽穿過所述開口。離開管束包封件的蒸汽沿著分離 器和干燥器的組合的內部經過，所述分離器和干燥器的組合在管束包 封件上方占據了壓力邊界的整個上部。
在管束包封件的上部中，將蒸汽發生器給水引入管束包封件和壓
力邊界之間的環形空間中。
給水沿豎直方向流動，最初在管束包封件和壓力邊界之間的環形 空間中向下流動，直到管板，以進入管束包封件，管束包封件的壁在 其下部留下了供水在管板上方通過的空間。
管板穿透形成有由多個通孔組成的通孔網格，成束的管的筆直支 路的端部穿過所述通孔并且固定于其中，管板還留下了沒有管通孔的、
跨直徑延伸的中央區域。管束的u形彎曲的管中的每一個具有第一支 路和第二支路，第一支路與位于中央區域的一側上的通孔網格的第一 部分中的孔接合并固定于其中，而第二支路與相對于笫一孔的位置對 稱定位的網格的第二部分中的孔接合并固定于其中。
管束的筆直支路通過管支撐板固定到位，所述管支撐板沿管束的 長度分布在管束包封件內部，并且包括與管板中的孔網格相同的孔網 格。
這樣，整體呈圓柱形并且相對于管束包封件和壓力邊界同軸定位 的管束在其中央部分具有無管的空間，該無管的空間沿軸向延伸，并 且與管板的、沒有管固定孔的、沿直徑延伸的中央區域豎直對齊。
蒸汽發生器的 一 級部分由位于成束的管的內部的空間以及水箱組 成，所述水箱定位在蒸汽發生器的管板的下方，并且成束的管的、經 過管板固定到孔中的端部通向所述水箱。蒸汽發生器的二級部分由蒸 汽發生器外殼的、位于管板上方的內部部分組成。蒸汽發生器的二級
部分包含了如下的內部結構，具體包括蒸汽發生器管束、管束包封 件以及蒸汽發生器和干燥器。
當蒸汽發生器運行一定時間段的時候，需要在該蒸汽發生器的內 部特別是在二級部分的內部執行特定的操作，這些操作可能是檢查、 清潔、修復或者清除管束的異物。這些操作通常是在例如為了給核反 應堆補給燃料(通過給堆芯補給核燃料)而將核反應堆關閉時作為在 蒸汽發生器上執行的年度維護操作的一部分而進行。
這些操作通常是在蒸汽發生器管板處進行，也可能是在管支撐板 處進行。
所述維護操作中的習慣上在管板上方進行的一種操作是將沉積在 位于蒸汽發生器二級側上的管板的上表面上的沉積物清除。當對管束 進行電視檢查而發現隨著給水引入到成束的管之間的異物時，也可以 清除這種異物。
為了執行在蒸汽發生器的二級部分中的各種操作，已經提出了各 種裝置以允許進入蒸汽發生器的二級部分的介入區域。
為了進行二級部分的目視檢查，例如已經提出了一種小型車輛， 其配備有能夠用于管束包封件和壓力邊界之間的環形區域中的攝像 機、工具夾持裝置，以及能夠經由管束套管的下部插入到成束的管之 間的各種檢查裝置。
為了執行這種檢查以將管板中的沉積物和管束中的異物清除，還 提出了能夠插入管束的中央中空空間并且在管板上方來回移動的各種 裝置。
一些裝置也允許檢查或清潔操作在位于管板上方例如位于管 支撐板上方或者位于兩個任意的管支撐板之間一一的管束部分中執 行。
總的來說，在蒸汽發生器的二級部分中執行的所有操作均是利用 移動裝置、檢查裝置或維護裝置來執行，這些裝置經由貫穿壓力邊界 和管束包封件的孔口在對應于管束的底部的位置處、管板的略微上方 進入蒸汽發生器的二級部分。
為了能進入位于管支撐板之間的蒸汽發生器管束的上部，檢查或 操作工具穿過在管支撐板的中央部分或者外圍部分貫通所述管支撐板 的開口，所述開口與管板的沒有管通孔的中央部分(其公知為管廊) 豎直對齊。
還提出了利用直徑極小的攝像頭在管束內部執行檢查的方案，其 中攝像頭經由管束包封件的上部進入管束包封件，從而執行對上管支 撐板的外圍部分的目視檢查。
通過將探針或者攝像頭送入管之間的空間并送入貫穿管支撐板的 通水孔，也可以在位于上板下方的管支撐板處執行檢查。這種方法的
使用是有限制的，因為必須使用直徑極小的探針或攝像頭，還因為由 于管束上部中的防振桿的存在而使得檢查區域受限，因此，僅能在很 少一部分蒸汽發生器管束中進行檢查。
因此，這些公知的目視檢查或清潔方法及裝置不能用來檢查或清 潔蒸汽發生器管束的上部，除非蒸汽發生器具有帶開口的管支撐板且 所述開口與管廊或者通水孔豎直對齊。因此，這種方法和裝置不能夠 用于在管支撐板方面沒有這些特別設計特征的各種型號的大量蒸汽發 生器
另外，為了能夠到達位于在管束的高度上分布的各個管支撐板上 方的管之間的空間，這些公知的檢查或清潔裝置釆取的路徑方向要有 三次甚至是四次改變，并且不得不沿著豎直方向向著蒸發器管束的上 部移動。所有這些限制使得這些介入裝置在蒸汽發生器管束內移動和 工作的操作非常復雜且極為棘手。
發明內容
本發明的目的是提出一種用于在壓水堆蒸汽發生器的二級殼體中 形成孔口的方法，其便于尤其是在該蒸汽發生器的管支撐板處的操作。
因此，本發明的主題是一種用于在壓水堆的蒸汽發生器的二級殼 體中形成孔口的方法，所述二級殼體包括同心地定位在壓力邊界內的
管束包封件，其特征在于，在將核反應堆冷停堆之后，進行下述步驟 (a )確定所述蒸汽發生器充滿了水，并且如有必要的話將水加滿，
(b) 利用機械穿孔工具穿入所述壓力邊界的部分厚度以形成預制 盲孔，
(c) 將所述蒸汽發生器中的水位降低至所述預制盲孔的緊上方，
(d) 利用電火花加工設備完成在所述壓力邊界中穿透形成所述孔 口的操作，以及
(e) 仍然利用電火花加工設備在所述管束包封件中形成孔口，分 別在所述壓力邊界和所述管束包封件中的所述孔口基本同軸且具有相 同的直徑。
根據本發明的其他特征
在步驟(b)之前，穿過所述壓力邊界的部分厚度、并且沿著將 要在該壓力邊界中形成的孔口的軸線形成對中導向孔；
從所述對中導向孔開始圍繞該孔口形成孔，這些孔一方面用來連 接機械穿孔工具，另一方面用來連接用于封閉所述壓力邊界中的孔口
的蓋；
在步驟(b)之前，測量所述壓力邊界的厚度，并且根據所述預
制盲孔的深度來對所述機械穿孔工具進行編程；
在步驟(c)之前，在所述壓力邊界的外壁上形成豎直的平坦表面， 以安裝用來將封閉壓力邊界的孔口的蓋密封的墊圏；
在步驟(b)和(c)之間，對所述預制盲孔進行鏜孔加工，并且 在該預制盲孔中形成平坦底部；
在步驟(d)之后，在所述壓力邊界中的所述孔口的內邊緣上形 成倒角，以消除應力集中；以及
通過電火花加工設備來形成所述壓力邊界的所述孔口的內邊緣上 的所述倒角。
通過下面參考附圖以示例方式給出的描述，本發明的特征和優點 將變得顯見，附圖中
圖l是壓水堆蒸汽發生器的示意性透視圖2是蒸汽發生器的部分殼體的、將要利用本發明的方法形成孔 口的區域的示意性豎直剖視圖3是沿圖2中3-3的剖視圖4至圖12是示出實施該方法的各步驟的示意圖13是用于封閉壓力邊界中的孔口的蓋的示意性剖視圖；以及
圖14至圖16是蒸汽發生器的另一部分殼體的、利用本發明的方 法形成孔口的區域的示意性剖視圖。
具體實施例方式
圖l示出了整體上以附圖標記l表示的壓水堆蒸汽發生器的下部。
蒸汽發生器1以傳統的方式包括基本圓筒形的壓力邊界2，壓力 邊界2的內部同軸地定位有管束包封件3,管束包封件3包容蒸汽發 生器l的管束4。
管束4由大量彎曲成U形的管5組成，每根管5包括兩個筆直的 支路，所述支路在其端部處與固定于蒸汽發生器1的壓力邊界2的下 部的管板6接合并固定于其中。壓力邊界2連接至半球形的端部，該 半球形的端部限定了呈兩部分的水箱7。
在管束包封件3的內部、于沿著管束的高度的連續位置處固定有 管支撐板8，管支撐板8用來將成束4的管5的支路固定到位，以防 止支路在蒸汽發生器運行時振動。每一個管支撐板8穿透形成有由多 個開口形成的開口網格，其類似于穿透管板6 (成束4的管5的端部 固定于其中)的開口網格。成束的管5的筆直的支路與沿管5的縱向 方向間隔的管支撐板8中的對齊開口接合。
以傳統的方式，用于蒸汽發生器1的給水被引入到壓力邊界2中， 從而給水能夠在管束包封件3內與管5的外表面相接觸地向下流動。 與管接觸地流動的給水被加熱，然后轉變成蒸汽。生成的蒸汽收集于 蒸汽發生器的上部，以待被送至核反應堆渦輪機。
渦輪機冷凝器中收集的給水返回到蒸汽發生器，并且給水經由核 反應堆的二級回路而循環。
穿過二級回路并且在蒸汽發生器的二級部分內循環的水與成束4 的管5的外表面接觸，從而充滿了例如氧化物的雜質，這些雜質可能 會以沉積物的形式沉積于管板6的上表面上以及管支撐板8上，尤其 是會沉積于管5和這些管支撐板8中的開口 (這些開口必須將管5固 定到位，并且允許與所述管5的外表面接觸的給水通過)之間的間隙 中。
當蒸汽發生器l已經運行了一定時間段而關閉核反應堆時，必須 在蒸汽發生器內尤其是在管支撐板8處執行特定操作。這些操作可以
是檢查操作、利用沉積物清潔矛的清潔操作、修復操作或者是將蒸汽
發生器的管束4中的異物清除的操作。
為了進行這些操作，如圖1所示，使用根據本發明的方法靠近管 支撐板8 (將要在此處進行所述操作)在壓力邊界2中和管束包封件3 中穿透，分別形成孔口 9和孔口 10，。
下文中，孔口 9將稱作"外部孔口 9"， 而孔口 IO將稱作"內部 孔口 10"。這些孔口——分別指外部孔口 9和內部孔口 10——也通稱 為"檢查孔"。
內部孔口 IO沿外部孔口 9的軸線定位，并且直徑基本上等于該外 部孔口 9的直徑。
下面將參考圖2至圖13來描述分別在壓力邊界2和管束包封件3 中形成孔口 9和10的各個步驟。這些附圖示出了殼體2和3的、待形 成孔口 9和10的區域的部分。在該部分中，管束包封件3可以具有豎 直的扁平件11,扁平件11的目的是在壓力邊界2和管束包封件3之 間分配水的流動。
示例性地，壓力邊界2的厚度在111和114mm的范圍內，管束包 封件3的厚度為10mm并且幅板11的寬度是80mm。
在進行穿透殼體2和3的各種操作之前，關閉核反應堆，并且操 作人員進行等待，直到該蒸汽發生器的溫度降至30到40°C。
接下來，確定蒸汽發生器1充滿了水，并且如有必要的話加滿水， 以降低操作人員所受到的放射劑量。
接著，可以開始在壓力邊界2中形成外部孔口 9的各種步驟，然 后進行在管束包封件3中形成內部孔口 10的步驟，這些步驟將參考圖 4至圖12進行描述。
首先，使用適當的公知類型的工具穿過壓力邊界2的部分厚度、 并且沿著將在該壓力邊界2中形成的孔口 9的軸線來形成對中導向孔 20(圖4)。從該對中導向孔20開始圍繞該導向孔20形成孔21(圖5), 以連接機械穿孔工具以及封閉蓋，這一點將在后文描述。這些固定孔 21例如數量為六個，圍繞對中導向孔20均勻地分布。
在圖1中以虛線示意性地圖示的機械穿孔工具15利用固定孔21 安裝在壓力邊界2的外壁上。該工具15是公知的類型，例如由配備有 編碼器的、以傳統方式包括用于驅動刀具夾持心軸的液壓馬達以及提 供進給運動的電動馬達的鉆孔機組成。
在對壓力邊界2穿孔之前，測量該壓力邊界2的厚度，以對工具 15的電動馬達進行編程，以形成穿過壓力邊界2的一部分厚度的預制 盲孔22 (圖6)。該預制盲孔22的直徑是例如90mm，并且壓力邊界 2在該預制盲孔22的位置處的剩余板厚在O.lmm和10mm之間，優 選地在2至5mm之間。
預制盲孔22并不通向蒸汽發生器1內部這一事實使得可以防止由 機械穿孔工具產生的任意碎屑掉落入蒸汽發生器1中并被水帶到核反 應堆的二級回路中而可能發生嚴重后果。
另外，蒸汽發生器內部水的存在使得可以防止進行各種操作的操 作人員免受高級別的輻射。
為了準備接下來的在壓力邊界2中形成外部孔口 9的步驟，通過 公知類型的形成平底部的工具在該預制盲孔22中形成平底部23，如 圖7所示。該工具也對預制盲孔22進行鏜孔操作。
接下來的示于圖8中的步驟是在壓力邊界2的外壁上形成圍繞預 制盲孔22的豎直平坦參考面24，以安裝用來將封閉外部孔口 9的蓋 密封的墊圏，這一點將在后文描述。
接下來，將蒸汽發生器1中的水位降低到形成于壓力邊界2中的 預制盲孔22緊上方的位置。在壓力邊界2的外壁上安裝公知類型的、 用于穿孔的電火花加工設備，該設備的電極用來正好穿透預制盲孔 22，以獲得如圖9所示的外部孔口 9。利用電火花加工設備來穿孔避 免了碎屑的形成。當孔口 9正好穿過壓力邊界2時，蒸汽發生器l中 容納的多余的水通過該孔口 9流出并流入未圖示的盤中，該盤收集用 于穿孔的電火花加工設備所用的軟化水。用來穿孔的電火花加工設備 是公知的類型，并且在該情形下具有中央電極。
仍然利用該用來穿孔的電火花放電加工設備，但是采用偏置電極，
在扁平件ll中沿著外部孔口 9的軸線形成具有寬度11的第一開口 25， 然后在扁平件11中形成具有寬度12的第二開口 26，第一開口 25的寬 度11大于第二開口 26的寬度12。示例性地，第一開口 25的寬度11 在150mm左右，而第二開口 26的寬度12在120mm左右(圖10 )。
如圖ll所示，利用采用偏置電極的電火花加工設備，在外部孔口 9的內邊緣上形成倒角27。該倒角27使得可以消除應力集中。
接下來，仍使用采用偏置電極的電火花加工設備，對管束包封件 3穿孔以獲得內部孔口 10。該內部孔口具有與外部孔口 9的直徑相同 的、90mm左右的直徑，并且這些孔口——分別指外部孔口9和內部 孔口 10——基本同軸(圖12)。
一旦在管束包封件3內一一尤其是在位于內部孔口 IO的下方的管 支撐板8的區域中一一進行了各種操作，例如進行完檢查、清潔、修 復或者清除管束4中異物的操作，則利用蓋將外部孔口 9閉合，所述 蓋整體上以附圖標記30表示，并且示于圖13中。
該蓋30包括例如由石墨制成的墊圏31，該墊圏31借助密封環32 而被固定緊靠壓力邊界2的外壁的平坦表面24。該密封環32通過插 塞33被壓靠在壓力邊界2的外壁上，而插塞33則被柱螺栓34和螺母 35固定緊靠該外壁。
柱螺栓34旋檸入固定孔21中，并且借助蒸汽發生器l運行時在 蒸汽發生器1內部產生的壓力而張緊。
在外部孔口 9的內部定位有套管36，套管36通向形成于壓力邊 界2和管束包封件3之間的空間，如圖13所示。由于在扁平件ll中 形成的開口，該套管6能夠重建該區域的水循環。蓋30能夠承受蒸汽 發生器l運行時在蒸汽發生器1的內部產生的壓力，該壓力通常在70 到80巴之間。
依據圖14至圖16中所示出的替代形式，根據蒸汽發生器上將要 進行所述操作的位置，在其上連接用于抬升或支撐蒸汽發生器1的裝 置的耳軸40中穿透形成外部孔口 9。在這種情況下，過程是相同的 形成對中導向孔20、固定孔21、預制盲孔22以及外部孔口 9。
在管束包封件3內進行各操作之后，在耳軸40的區域中的外部孔 口 9上也定位蓋30。
因此，根據本發明的方法使得可以在蒸汽發生器的任意區域形成 供操作裝置進入蒸汽發生器內的孔口。將操作裝置定位在蒸汽發生器 中的操作較早進行，這些操作不需要利用任何復雜的用于移動操作裝 置的裝置。
根據本發明的方法可應用于包括壓力邊界和管束包封件(其中蒸 汽發生器管束通過管支撐板固定到位)的任意的蒸汽發生器。
權利要求
1.一種用于在壓水堆的蒸汽發生器(1)的二級殼體(2、3)中形成孔口(9、10)的方法，所述二級殼體(2、3)包括同心地定位在壓力邊界(2)內的管束包封件(3)，其特征在于，在將核反應堆冷停堆之后，進行下述步驟(a)確定所述蒸汽發生器(1)充滿了水，并且如有必要的話將水加滿，(b)利用機械穿孔工具穿入所述壓力邊界(2)的部分厚度形成預制盲孔(22)，(c)將所述蒸汽發生器(1)中的水位降低至所述預制盲孔(22)的緊上方，(d)利用電火花加工設備完成在所述壓力邊界(2)中穿透形成所述孔口(9)的操作，以及(e)仍然利用電火花加工設備在所述管束包封件(3)中形成孔口(10)，分別在所述壓力邊界(2)和所述管束包封件(3)中的所述孔口(9、10)基本同軸且具有相同的直徑。
2. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，在步驟(b)之前， 穿過所述壓力邊界(2)的部分厚度并且沿著將要在該壓力邊界(2) 中形成的孔口 (9)的軸線形成對中導向孔(20)。
3. 如權利要求2所述的方法，其特征在于，從所述對中導向孔(20) 開始圍繞孔口 (9)形成孔(21),這些孔(21) —方面用來連接機械 穿孔工具，另一方面用來連接用于封閉所述壓力邊界(2)中的孔口(9) 的蓋(30)。
4. 如權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，在步驟(b) 之前，測量所述壓力邊界(2)的厚度，并且根據所述預制盲孔(22) 的深度來對所述機械穿孔工具進行編程。
5. 如權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，在步驟(c) 之前，在所述壓力邊界(2)的外壁上形成豎直的平坦表面(24)， 以安裝用來將封閉該孔口 (9)的蓋(30)密封的塾圏(31)。
6. 如權利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，在步驟 (b)和(c)之間，對所述預制盲孔(22)進行鏜孔加工，并且在該預 制盲孔(22)中形成平坦底部(23)。
7. 如權利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，在步驟 (d)之后，在所述壓力邊界(22)中的所述孔口 (9)的內邊緣上形成 倒角(27)，以消除應力集中。
8. 如權利要求7所述的方法，其特征在于，通過電火花加工設備 來形成所述壓力邊界(2)中的所述孔口 (9)的內邊緣上的所述倒角 (27)。
全文摘要
一種用于在壓水堆的蒸汽發生器的二級殼體中形成孔口的方法，該方法包括下述步驟確定所述蒸汽發生器(1)充滿了水，并且如有必要的話將水加滿；利用機械穿孔工具(15)穿入所述壓力邊界(2)的部分厚度形成預制盲孔(22)；將所述蒸汽發生器(1)中的水位降低至所述預制盲孔(22)的緊上方；利用電火花加工設備完成在所述壓力邊界(2)中穿透形成所述孔口(9)的操作；以及仍然利用電火花加工設備在所述管束包封件(3)中形成孔口(10)的步驟。
文檔編號F22B1/16GK101362237SQ20081014602
公開日2009年2月11日 申請日期2008年8月6日 優先權日2007年8月7日
發明者J-C·費拉, O·泰利耶 申請人:阿海琺核能公司;法國電氣公司