核電站反應堆堆腔中子探測器固定框架安裝測量方法*1

單意志，蘇兆玉，鐘偉華，楊喜云

(中國核工業華興建設有限公司，江蘇 南京　210019)

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核電站反應堆堆腔中子探測器固定框架安裝測量方法*1

單意志，蘇兆玉，鐘偉華，楊喜云

(中國核工業華興建設有限公司，江蘇 南京210019)

摘要：反應堆堆腔中子探測器固定框架安裝時，由于堆腔中心點受塔吊的影響，導致定位點無法通視。為此，文章通過后方交會進行測量控制點布設，解決了復雜條件下施工測量中的定位問題。

關鍵詞：反應堆；堆腔；中子探測器；固定框架；安裝定位

0引言

核電站反應堆中，中子探測器定位框架的主要作用是為移動小車提供通道，保證移動小車的驅動桿能在不銹鋼套管內順利運行，同時為前、后導軌的安裝定位提供基礎[1-4]?？蚣芊謩e布置于反應堆壓力容器周圍，共8組，角度無統一規律，位置安裝精度為±3 mm，平整度為0.8 mm。由于堆腔中心點受塔吊影響，定位點無法通視，通過后方交會進行測量控制點布設，轉換坐標進行定位，能解決復雜條件下施工測量中的定位及檢查問題。

1工程概況

中子探測器定位框架主要由不銹鋼管道、10 mm鋼板和Φ408半圓管組成。其中不銹鋼管道分別由Φ114、Φ89的不銹鋼套管及連接套管焊接而成。整個框架(見圖1、圖2)規格為2 600×1 350×440 mm，位于核反應堆堆芯+3.85 m～+8.126 m處，分A、B、C、D四種類型共8個：A型包括F231、F232、F233；B型包括F234；C型包括F235、F236；D型包括F237、F238。分別布設于反應堆壓力容器外圍防護墻內的0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和315°方向，堆芯半徑R3 500 mm～R4 600 mm。每套移動小車的預埋件包含兩個支座、一個后導軌基礎板和一個半圓貫穿套管組件。

圖1　中子探測器固定框架(埋件F231至F238)平面布置圖Fig.1　Plane layout of fixed frame(from F231 to F238)for neutron detector

圖2　中子探測器固定框架立面簡圖Fig.2　Facade diagram of fixed frame of neutron detector

中子探測器固定裝置按不同標高段劃分為3層，分別為：3.85 m至6.45 m段，埋件編號F231至F238；6.45 m至7.50 m段，埋件編號F223至F230；7.50 m至8.126 m段，埋件編號F247至F254。其中，3.85 m至6.45 m段是結構最復雜的一層，將其命名為中子探測器的固定框架。兩套貫穿套管組件的中心標高分別為4.85 m和6.15 m，安裝標高允許誤差為±3 mm，對套管的中心線水平度要求誤差為±0.8 mm，固定框架的平面位置允許誤差為±3 mm。

中子探測器固定裝置安裝前，堆腔環墻混凝土澆筑至+3.85 m處，用于固定中子探測器定位裝置底腳預埋件及水平方向的預埋件已預埋安裝，定位裝置底腳預埋件安裝標高不允許有正誤差。

2測量控制難點

核電站反應堆堆腔中子探測器固定框架安裝時，堆腔施工條件復雜、工序交叉干擾因素多，主要具有以下難點：

1)堆腔設有塔吊，塔吊立柱擋住視線，無法利用中心點直接測量；周圍環墻擋住內部底板控制點，造成無法通視。

2)支撐框架在堆腔墻體起點按45°分布，每個支撐框架旋轉不同的角度，無統一規律。

3)中子探測器固定框架安裝精度要求高。標高的安裝精度為±3 mm，為提高標高安裝精度和減少在安裝中的打磨處理，標高安裝精度控制在±1 mm；中子探測器固定框架平面位置允許誤差為±3 mm，與不銹鋼套管中心線的平整度誤差為0.8 mm。

3測量基準網點的建立

反應堆安全殼鋼襯里壁板先行施工，高度高出施工層約15 m，通視條件較好。測量基準網點的建立過程如下：

第一步，在鋼襯里壁板一周布設8個測量控制點和中心點構成整個核島內部結構的測量控制系統(見圖3)。

圖3　鋼襯里8個控制點布置圖Fig.3　Layout of eight control points on steel lining

第二步，在中子探測器框架周圍+4.65 m底板加密控制點3個，與中心點組成控制系統(見圖4)。選定的控制加密點位置能在工作周期內不受其他工種工作的影響，兩兩之間相互保持通視，并保證控制加密點可以與堆心中心點通視。將壁板方向線的坐標值導入具有無棱鏡測量模式、測距精度為(1+1×10-6·D)mm的TCA2003全站儀，用全站儀內置后方交會程序進行測量。在測量過程中，其中一個加密點應與堆心中心點進行聯測，之后測量其余控制加密點時至少要求與前一個或一個以上已測控制加密點進行聯測，并且要求觀測測量控制方向線不得少于3條?？刂萍用茳c坐標測定之后，在各控制加密點上分別架站檢查與其他控制加密點的相對位置。經檢查，各點點位誤差均在±2 mm以內，滿足精度要求。

圖4　加密點布置圖Fig.4　Layout of pass points

4測量定位

為便于平面位置的測量定位，需將每個框架位置的坐標進行轉換，轉換關系為：

(1)

式中：X0、Y0為每一框架位于圓周3.25 m處起點轉換前坐標；α為沿起點與堆芯連線旋轉角度與起點方位角之和；A、B為轉換后坐標系坐標；X、Y為轉換前坐標系坐標。

經轉換后坐標具有規律性，便于測量控制和現場判斷。轉換后的坐標，見表1。

表1　固定框架端點坐標轉換成果

先按轉換坐標在基礎底層進行定位放線，后測量各特征點的標高，進行標高差值預處理。

中子探測器固定框架的調整定位按先校正標高，后定位平面位置的順序進行。將標高和平面位置分開處理，這樣可以提高工作效率，達到事半功倍的效果。中子探測器固定框架標高的調校所用測量儀器為NA2+GMP3光學水準儀，考慮前視高程值為6.207 0 m和6.194 5 m，儀器高一定要滿足視線高的要求。標高調校前要準備不同尺寸的鋼墊片，標高調校過程中根據測量得到實測數據與理論數據的差值，用這些墊片逐步地修正固定框架的實際標高，兼顧固定框架的垂直度。標高調至限差以內后，用兩塊尺寸相同的角鋼板分別置于方管及支撐埋件鋼板兩邊，加固于中子探測器固定框架下方的方管上。在中子探測器固定框架標高調校到位的基礎上，進行平面位置測量調校。采用在平面位置控制加密點上設站，測得固定框架測量定位點的實測坐標值。通過坐標轉換得出轉換值，并將其與理論值進行比較，能直觀判斷出固定框架定位結果，見表2。

為了防止后期鋼筋施工對固定框架的影響，將事先準備好的規格統一的鋼筋支撐于堆腔露出混凝土的立筋和中子探測器固定框架上，用以穩固中子探測器固定框架。將8組中子探測器固定框架全部校正加固完之后，再對它們的平面位置、標高、水平度、垂直度及加固情況進行一次完整的檢查，并記錄下相關數據，這組數據為混凝土澆筑前固定框架的定位情況檢查提供依據。

5混凝土澆筑前的位置檢查

在后期鋼筋施工和模板施工過程中，有可能對已固定的中子探測器固定框架位置產生影響，因此，在混凝土澆筑前需對中子探測器固定框架的定位情況再進行一次檢查。在角鋼與預埋件鋼板加固牢固的前提下檢查固定框架的垂直度變化量即可判斷固定框架的位移量。在實際工作中，鋼筋綁扎完成、靠模板之前，若中子探測器固定框架定位點位發生位移，需重新校正垂直度。

表2　固定框架定位結果統計表

6結束語

利用后方交會法進行精密控制點的測量，可在滿足施工精度要求的前提下用更短的時間、較快的方式獲得測量需要的基準點位。同時，做好以下工作有利于提高工作效率和質量：

1)對中子探測器固定框架進行定位調校，選擇先高程后平面的方法，有利于精確的校正中子探測器固定框架。為了測量定位及后期檢查的方便，對中子探測器固定框架的半圓管、鋼板及它們與貫穿套管相交處的軸線，應在加工過程中標記清晰明顯的記號。利用這些記號，可以很方便地對中子探測器固定框架進行定位點的測量及垂直度的檢查，也有利于消除在施工現場定位點測量過程中產生的人為誤差，提高安裝準確度。

2)通過調整施工工序，并事先調整好預埋插筋的位置，能避免由于插筋干擾無法準確就位的情況。

3)使用螺栓調節的辦法安裝固定框架，操作簡便，更容易控制精度。

4)強化對構件安裝前的檢測，避免因構件本身的誤差導致精度達不到規范要求而發生返工的情況。

[參考文獻]

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Measurement Method of Fixed Frame Installation of Neutron Detector in Reactor Cavity for Nuclear Power Plant

SHAN Yi-zhi,SU Zhao-yu,ZHONG Wei-hua,YANG Xi-yun

(ChinaNuclearE&CGroupHuaxingConstructionCo.,LTD.,JiangsuNanjing210019,China)

Abstract：we carry on the neutron detector’s fixed frame installation in reactor cavity,the location points could not be visible by the effects the tower crane on the center point of the cavity.For that reasons,the article has solved the positioning problems of construction survey under complex conditions by using the resection method to layout the measuring control points.

Key words：reactor;reactor cavity;neutron detector;fixed frame; installation location

* 收稿日期：2016-02-05

中圖分類號：P 258； TL 37

文獻標識碼：A

文章編號：1007-9394(2016)02-0015-03

作者簡介：單意志(1965～)，男，江西玉山人，學士，正高級工程師，現主要從事核電測量方面的工作。

地礦測繪2016，32(2)：15～17

CN 53-1124/TDISSN 1007-9394

Surveying and Mapping of Geology and Mineral Resources