大型压水堆核电站双层安全壳施工技术探讨

来源：核心期刊咨询网时间：2016-05-21 11:0412

摘要：1．概述 随着我国能源发展战略的调整，政府对核电发展的政策由适度发展转变为积极发展，核电发展已列入国家十.一五发展的目标，受到高度重视，同时核电发展的自主化，更是国家未来核发展的重要课题。根据国家的能源规划要求到2020年我国的核电装机容量将达到

　　1．概述
　　随着我国能源发展战略的调整，政府对核电发展的政策由“适度发展”转变为“积极发展”，核电发展已列入国家“十.一五”发展的目标，受到高度重视，同时核电发展的自主化，更是国家未来核发展的重要课题。根据国家的能源规划要求到2020年我国的核电装机容量将达到4000万千瓦。在未来15年里，国家将新开建设30多个核电机组。。
　　根据国内核电的需求和国际大型先进核电站的发展状况，在我国未来的核电发展中，功率的压水堆核电站将成为主要发展目标，并且在引进国外核技术的同时，核电发展自主化道路将会受到高度重视和大力支持，并将逐步形成具有 中国 知识产权的压水堆核电站建造和管理技术。
　　同时，为适应人类对核电安全的可靠性越来越高的要求，使人类用上更安全更清洁的核能源，百万千瓦级以上核电站的反应堆安全壳设计将更加广泛地采用双壳体结构。该结构更加有效地保证了反应堆的安全防护功能，提高了民众对核电是一种安全清洁能源的信心。因此，关于大型压水堆核电站双层安全壳施工技术的研究在核电建造领域越来越受到关注。通过双层安全壳相关施工技术的研究，充分保证反应堆安全壳施工的施工质量，提高工作效率，保证施工安全，因此通过先进技术的采用取得更好的 经济 效益。双层安全壳施工技术的研究将是一个系统的综合性的技术研究，对我国核电建造技术发展的意义是十分重大的。

　　2．双层安全壳的工艺特点
　　从目前已有的和第三代核电站双层安全守则的结构形式来看，双层安全壳结构主要有以下特点：
　　1）两层壳体共置于一个钢筋砼底板，两层壳体有一定的隔离空间，内壳主要采用带钢衬里的预应力钢筋混凝土结构，外壳一般是普通钢筋砼结构。安全壳穹顶为半球型或双曲线型。
　　2）内安全壳采用大吨位有粘结 现代 预应力体系，施工工艺复杂，施工技术要求高。
　　3）内外壳体上均设有较大数量的工艺用贯穿件，安装精度要求高。
　　4）鉴于安全壳在核防护中的重要性，质量等级高，安全壳的砼质量要求高。
　　5）由于安全壳施工涉及钢衬里施、预应力施工、预埋件、贯穿件施工、模板施工、砼施工等。因而交叉作业多，施工中协调关系较多。
　　6）涉及大型钢穹顶构件的吊装，制作安装工艺技术要求高。
　　7）外壳穹顶模板支撑难度大，给施工和施工安全的保证带来很大的困难。
　　因此，在通过精心组织策划，充分利用现代施工技术解决双层安全壳施工中的一系列问题，保证施工的顺利完成。

　　3．国内外现状及趋势
　　核电站反应堆厂房安全壳是核电站中重要的防护结构，在土建施工项目中核安全等级最高，目前我国已建和在建的核电站大部采用的是单壳结构，随着人类环保意识的增强和对核安全要求越来越高，双层安全壳结构的反应堆的应用更加普遍，这将大大提高核电站反应堆厂房安全壳密封性能和防撞能力。在双层安全壳技术的应用上，我国目前在江苏田湾核电站已进行了初步尝试，一期引进的俄罗斯AES-91型ZX1000MW机组的两个反应堆厂房便是双层安全壳结构，关于双层安全壳综合建造技术已在我国进行了验证，已经具备了一定的双层安全壳施工的能力。
　　根据有关的信息显示，目前俄罗斯、法国、印度、芬兰等国家都在建造或拟建造反应堆厂房采用双层安全壳结构的核电站，而且功率也有较大提升。在双层安全壳施工中的相关技术上，每个国家都有各自先进的东西。很值得我们进行吸收和研究，以对我国的双层安全壳施工技术进行完善和提高。
　　随着社会的发展，相关行业的技术将不断在核电建造领域综合利用，双安全壳施工技术预计将有很大提高，尤其是安全壳的模板工艺改进，特种自密性高性能砼在安全壳的应用，模块化施工技术的应用，先进的预应力体系的突破等方面，都将有先进的技术作为支持，使双层安全壳综合建造技术系统化、规范化。同时，适应社会对核电站的需求，双层安全壳施工技术将朝着确保质量、保证安全、工期优化、高效率、高效益方向发展。同时，我国的双层安全壳施工技术将走自主研发，适当引进的道路，逐步形成具有自主知识产权的技术。

　　4．几个关键施工技术的探讨
　　双层安全壳施工技术是综合性技术，涉及模板工程、钢筋工程、预应力工程、钢结构工程、砼工程以及与之相关的多项技术，同时还涉及这多项技术的合理组织和综合利用，涉及的相关行业也较多，有些技术与一般的土建技术相差无几，有些则具有其特殊性，有着比一般建筑物更高的技术指标要求，因而从材料、设备及施工工艺的要求也有特殊的要求。对于双层安全壳施工技术在现有实践的基础上，还很值得 总结 经验和教训，通过综合研究，得到完善和提高。

　　4．1特殊高性能砼技术的研究
　　安全壳的施工质量直接影响核防护能力，因此，在每个核电站的建造中，对安全壳的质量各方都会高度重视，从阶段的划分、模板支设和拆除、施工缝的处理、配套的相关环节的施工，到砼的浇筑和养护，都会制定严格的程序控制，以防止出现施工缺陷。由于安全壳结构的复杂性，给砼质量的保证带来许多不利因素，钢筋铁件振捣密实。因此，在安全壳施工中采用高性能的砼，将会有效缓解安全壳砼质量的控制难度，目前国内外广泛采用的自密性砼将通过砼本身优良的特性，满足钢筋密集的部位和人员振捣困难的部位，如贯穿件、闸门套管处的砼密实问题。同时，通过采用优良的外加剂、外掺物在保证砼内在质量的同时还可确保清水砼的外观效果。
　　高性能砼目前在国内外的许多领域都在研究和应用，对在核电站安全壳上的应用，相信通过一系列的试验和验证，也必将形成符合安全壳特殊需要的特种高性能砼，并在未来我国核电站的施工中推广。

　　4．2先进的模板技术应用
　　目前国内在安全壳施工中采用的模板除泰山三期是滑模外，其他电站无论是单壳还是双壳，均采用的是借助吊车提升的爬升模板，在双层安全壳施工中，内外壳之间的空间在某种程度上会对模板提升有一定的影响，而且模板都是分块提升，效率相对较低，因此，在今后的双层安全壳的施工中，能否采用自爬升体系的模板，并在研发的基础上国产化，以降低成本，这将减少垂直运输工具的占用时间，增加交叉作业时间，以使每一层段的时间减少，压缩关键线路上的安全壳的施工时间，在目前核电市场对工期要求越来越短的情况下，采用更加先进的模板技术，缩短工期是值得考虑的。

　　4．3大吨位 现代 预应力技术
　　反应堆双层安全壳，内壳主要采用的仍是预应力钢筋砼结构，以保证安全壳能承受较大的压力，而且在核电站采用的大多是大吨位有粘结多束钢绞线预应力系统。布置形成也不一致，各有特点。目前国内的核电站采用的预应力体系及材料设备均为国外引进，这势必造成成本的提高，国内预应力施工技术有了很大的提高,在 工业 建筑、桥梁、水利工程、 体育 设施的应用很广泛，国产材料的性能也进步很大，有必要在吸收国外技术的条件下，研究出国产化程度较高的预应力体系，一方面降低成本，另一方面形成 中国 人自己的技术。提高我国核电站建造技术在这一领域的竞争力。

　　4．4模块化施工技术的应用
　　在双层安全壳施工技术中，其实钢衬里的施工就是一种模块化施工，底板钢衬里和筒身钢衬里的制作安装、穹顶的制作和整体吊装，都体现了模块化技术的应用，要提高钢衬里的模块化施工技术水平，有必要在模块的划分和组合原则上进行调整，达到最佳的划分形式，以确保安装质量和最短的工期。目前国内各核电站对钢衬里模块的划分数量，因设计要求的差异而各有特点，应系统地对双层安全壳中钢衬里的结构进行分析，从设备配制、施工能力、时间上综合考虑，寻求最优的方案，同时力争打破传统的方法，充分利用已有的国内外先进的技术。

　　4．5外安全壳穹顶施工工艺的改进
　　核电站反应堆厂房双层安全壳结构中，内安全壳穹顶由于有穹顶钢衬里作为底板支撑，因而在砼结构施工中，不需考虑底部模板，仅考虑侧面和顶面的模板即可，因而模板施工的难度相对较小，而外壳穹顶施工时，由于外穹顶无钢衬里，因而底部模板和支撑难度很大，如何解决这一问题是很值得研究的。
　　目前国内已实施的有两种方案，一是按传统的脚手架支撑，铺设模板，最后拆除运出壳外，这种方法周转工具占用量大，不安全因素多，且由于壳体内空间小，运输通道狭小，因而许多周转材料需截断，造成很大浪费，另一种是采用预制钢筋砼梁板作为底模，并辅以少量钢管柱支撑，这种方法减少了周转工具的投入，但增加预制件的费用，两种方法各有利弊，能否通过研究和借鉴找出一种新的更加 经济 和安全方便的方案呢，这是在今后的双层安全壳施工中很值得探讨并在技术上突破的问题。

　　5．结语
　　众所周知核电站反应堆厂房的安全壳结构是核电站中重要的防护结构，双层安全壳技术的应用，提高了核防护能力，同时也对安全壳建设技术提出了更高更新的要求，在双层安全壳施工技术的研究和实践方面，我国已有了初步的尝试，有些技术甚至填补了核电站施工领域的空白，但是随着社会的进步和 科学 技术的 发展 ，还有不少方面需要改进。借鉴相关行业先进的技术，引进吸收国外同领域新的材料、工艺和技术，通过研究和验证，不断完善和提高，使我国双层安全壳施工技术水平上一个新的台阶，使该项技术更加系统化、规范化，并在引进吸收的基础上国产化，形成我国自有的先进技术。
　　随着核电技术的发展，双层安全壳结构也将有不断的改进，从第二代到第三代乃至更加先进的核电站的问世，双层安全壳施工技术的研究也将继续研究下去，以适应未来核电站建造的需求。

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