12.某核电装卸料机试验水池给排水设计

某核电装卸料机试验水池给排水设计贺凤云黄晓家(中国中元国际工程公司，北京100089)摘要结合某核电装卸料机试验水池的设计，通过对水质的光学特性理论分析，提出试验水池采用核电高压水堆B级水标准是可行的，同时对试验水池灯光设计提出要求。还提出了在运行过程中水质保护措施。实践证明整体方案是可行的。关键词B级水光学衰减系数照度试验水池核电装卸料机1工程概况AP1000核电技术是目前唯一一项通过美国核管理委员会最终设计批准的第三代核电技术，也是目前全球核电市场中比较安全、先进的商业核电技术。我国21世纪初引进消化和吸收AP100O核电技术，并在第三代核设备的自主化和国产化上做出贡献，该公司是专门从事第三代核电站装卸料系统设备研发和制造的主要基地，为推进中国核电产业技术水平的整体跨越，实现中国第三代核电AP1000的自主化、批量化建设打下坚实的基础。该公司新建核电装卸料机试验厂房，负责核电装卸料机的总装和试验。我公司承担了该项目的设计任务。本项目主要承担核电装卸料机的性能试验，模拟核反应堆内装卸料机在不损坏燃料的情况下，把燃料棒装进核心层电网格内的工作过程。还有一个要求是试验水池内的水必须清澈见底，要达到展示设备抓取棒料准确性的效果，核电装卸料机在水下的运行状况及其抓斗在水中抓取模拟的反应棒的动作，让参观的商家通过水层清晰可见地看到，一目了然。美国、法国、日本等国将核电装卸料机总装后直接运往核电站，不在制造厂内试验确认其可靠性，我国为了核电站设备出厂后更加安全可靠，工作中故障率得到有效的控制，要求在制造厂内进行试验验证，将问题均在制造厂内解决。因此必须在制造厂内建设一整套完全模拟核电站核反应堆内的环境，包括温度、清净度、水质的要求，厂房要求视觉清洁透明度高，温湿度相对稳定，气流控制均匀等要求。该项目是AP1000三代核电站装卸料系统设备制造的关键工序，核电站核棒抓取料机装配试验技术，性48给水排水Vo1．39No．22013能试验、试验厂房、试验条件等目前国内甚至国外尚无经验可以借鉴。2工艺要求核电装卸料机试验厂房为洁净厂房，内设试验水池1座，试验水池为地下钢筋混凝土结构。长21．7m，宽7．2m，池深不一，约1／3面积的水池深度为9．0m，约2／3面积的水池深度为12．0m，在9．0m深度的平面上又下挖一个直径为3．8m地下圆柱体，池深为18．0m。池内壁需作防渗防漏防腐面层，以防地下水等对池内水质造成污染。试验水池有效容积约为2000133．。。试验水池见图1。a水池平面布置图1试验水池工艺要求水池内水质模拟使用时的实际水质，水质不低于核电高压水堆用水B级水标准，并借助水下照明设施，达到清澈见底。3给排水设计关键点根据工艺要求给水排水设计应满足以下功能：①对核电站核棒抓取料机装配现场真实模拟；②水池内的水必须清澈见底。试验水池水质的要求不仅仅是对起重机运行、抓斗功能的试验检测，还有一个理念是要达到展示设备抓取棒料准确性的效果，让参观的商家赏心悦目、一目了然，所以设计中要求带有一定的观赏性功能。给排水专业需要确定并制备出满足要求的水质，同时通过设置合理的水下照明设施，达到在不同深度的池底清澈可见成了本项目设计的核心与关键。在工作开展前甲方进行了调研考察工作，发现本工程的特殊性，国内目前尚没有成功的实践经验。4水质标准的研究与确定4．1水质的光学特性可见光波长在400~700nm之间，Clarke等给出了纯水光谱吸收结论：在可见光谱区，蓝光透视率最大，红光衰减率最强；与散射比较，纯水对光的衰减主要是由吸收引起(见图2)L1]。图2纯水的吸收光谱曲线ll人对不同颜色的光的感觉是不同的，人的视觉对位于波长555nlTl区域的光最敏感，从图2分析，波长555nlTl区域的光谱在纯冰中的吸收系数约为aw(555)一0．069m-。Pope等r2]给出了波长555nm区域的光谱在纯水中的散射系数为b(555)===0．0014ITI，则纯水的光学衰减系数Kd(555)一a(555)+b(555)一0．0704m_。4．2水下光照度计算光学衰减系数的计算，目前一般认为按照下述公式计算3】：Kd一ln(1)Z上0式中Ka——光学衰减系数，m～；一一从水面到测量处的深度，m；E()——深度2处的辐照度，为Ka的e的指数函数，lux；E0——起始面辐照度，lux。本设计试验水池水面光照度按照300lux设计。根据式(1)，当Kd一0．0704In～，E0—300lux时，可计算出试验水池不同深度的光照度E()，见表1。表1不同水深的光照度E(z)／'~d／m一E0／luxz／mE(z)／lux0．0704300—12800．0704300—22610．0704300——32430．0704300—42260．0704300—52210．0704300——