我国主流核电堆型 M310 和 AP1000 主泵安装差异化分析
（上海核工程研究设计院，上海 201100）
摘 要：反应堆冷却剂泵，核 1 级承压设备，一回路承压边界，在核电站正常运行期间为反应堆冷却剂系统（RCS）提供源动力，实现核反应堆芯与蒸汽发生器之间的热量传输。M310 与 AP1000 核电堆型，作为我国核电 2 代+和 3 代核电的主流代表堆型，其主泵的制造，安装运行都发生了根本性的变化。本文通过对两种核电堆型主泵在安装，工期，质量控制等方面的对比介绍，反应两种主泵的差异及优劣。
关键词：M310 堆型；AP1000 堆型；主泵；吊装；主螺栓安装M310 堆型主泵采用的是 7500W 轴封泵，高度 8m，现场的供货方式为解体式供货，在正式安装前，需要在厂房内对水力部件进行拼装，然后再由龙门吊吊入反应堆厂房进行拼装作业。而 AP1000 堆型主泵，采用 5150W 屏蔽泵，高度 6.77m，整体式供货，现场开箱完成后，直接进入核岛安装，省去了大量拼装工作。
一、结构布局差异
1、布置差异
在 M310 堆型中，压力容器，蒸汽发生器和主泵组成的三角形环路。
每个环路一台，共三台。由于该堆型主泵为解体部件供货。
在 AP1000 堆型中，主泵位于蒸汽发生器下方，每个环路两台，共四台。每台设备重量约为 68T。
差异分析：
M310 堆型主回路系统采用蒸汽发生器，主泵，压力容器平行布置的方式，三台设备之间由主管道热段，冷段和过渡段连接。
AP1000 堆型主回路系统采用主泵位于蒸汽发生器下方的布置方式，更多的占用了立体空间，减少了平面空间的使用。取消了主管道过渡段的设计。
可以明显看出，两个堆型的主泵从设备布局方面，产生了很大变化，M310 采用单独的主泵间，更多的占用了平面空间，泵体相对比较宽大，而 AP1000 采用主泵与蒸汽发生器联结为一体的方式，较多的占用了立体空间，泵体窄小，在整体安装过程中，更容易施工。
2、支撑结构差异
M310 堆型主泵处于三角循环系统中的一角，其支撑采用三根垂直支撑柱为主泵提供支撑力，支撑柱底部采用贯穿楼板地脚螺丝灌浆的方式进行固定，支撑柱上部采用铰接的连接方式，允许主泵在一定程度上出现移动，从而保证整个系统在运行状态下的稳定。
AP1000 堆型主泵采用悬挂于蒸汽发生器底部的方式固定，主泵通过主螺栓与蒸汽发生器连接，由蒸汽发生器提供拉力，不需要额外的支撑。此种方式保证了蒸汽发生器与主泵在运行状态下的联动，取消了原本的主管道过渡段，减少了施工量，增加了可靠性。
差异分析：由于设计理念不同，两种堆型的主泵的安装方向正好相反，M310 堆型主泵电机在上，水力部件在下，而 AP1000 主泵，水力部件在上，电机在下。
M310 主泵的安装设计方式，前期准备工作较多，垂直支撑底板的安装灌浆，底板贯穿楼板螺栓的安装拧紧等等。
而 AP1000 堆型主泵与蒸汽发生器连为一体，不需要单独的支撑工作，从而大量减少了施工工作量，另一方面，主泵与蒸汽发生器震动同步，也减小了由于 SG、主管道过渡段、主泵的联动共振产生的问题。
二、施工差异
1、工序及施工重心差异
从两种主泵的主要安装工序中可以明显看出，其施工重点存在较大差异，M310 堆型的重点工作在现场拼装，而 AP1000 堆型主泵的施工重点在现场吊装，这是两种堆型主泵设计理念的根本差异的体现，AP1000 堆型主泵将模块化施工的理念贯彻其中，在现场施工中，将大量的高精度，高难度的工作留在工厂进行，从而大幅度提高了主泵的安装精度和质量。而 M310 堆型主泵为解体式供货，在现场施工中，需要大量的装配工作。因此，新的 AP1000 堆型主泵在施工难易程度，质量控制，安全管理等各方面，优于 M310 堆型主泵。
2、主泵吊装施工
M310 堆型主泵其吊装过程分散进行，多次吊装，重量较小，主要包括水利部件吊装，电机吊装，泵盖吊装等待。吊装任务由反应堆厂房外的龙门吊和厂房内的环吊完成。
AP1000 主泵减少了吊装次数，只需要一次主泵吊装就位即可完成吊装任务，但在吊装过程中，需要有与临时桥板对接，翻转，就位，小车移动等过程，并且主泵下降时，空间狭小，因此相对于 M310 堆型主泵来说，吊装风险较大。
差异化分析：M310 主泵是解体式供货，因此在现场施工中，重点工作在于装配，这也导致很多精度高，难度大的工作在现场进行，例如联轴器对中，现场盘车等工作。而吊装工作分散进行，重量轻，次数多，工作量较大，吊装风险较小。
AP1000 主泵为整体供货，在现场施工中，重点工作在于吊装，整体一次性吊装作业，现场需要翻转，就位，小车移动，顶升等工作，步骤较多，空间狭小，增大了吊装过程中的作业风险，但其吊装次数少，工期短，并且现场较少的泵内部作业，极大的减少高精度作业，同时避免了异物进入泵体的风险。
2、质量及工期差异
差异分析：在质量控制方面，由于施工重点不同，同样的质量控制侧重也有所不同，M310 主泵现场更多的装配施工活动，导致现场需要达到的精度更高，清洁度等级，防异物工作也更加严密。而 AP1000堆型主泵，更侧重吊装施工，质量控制重点为降低吊装风险，需要提前做好模拟吊装，通道干扰物项拆除，主泵在房间内的平移等工作，几乎不涉及到防异物工作，其精度等级也都在毫米级别，现场更加容易完成。
在工期控制方面，AP1000 主泵在工期和人力使用方面明显优于M310 堆型，并且在实际操作中，由于 AP1000 堆型主泵安装专用工具更加完善，施工步骤更加简化，施工人员的劳动强度更低，施工难度更小。
3、主螺栓拉伸施工
主螺栓拉伸是保证主泵稳定运行最重要的步骤，但在设计和施工上，两种堆型在此步骤中也略有差异。
M310 堆型主泵主螺栓 16 颗，分为四组，采用 V353 液压拉伸机的操作规程分别对四组对主螺栓进行拉伸，留有拉伸长度测量孔，但在技术文件中，拉伸长度只作为辅助手段，而以拉伸机的拉伸力矩作为最后的判别标准。
AP1000 堆型主泵主螺栓 24 颗，分为三组，同样留有拉伸长度测量孔，并且配备了螺栓加热器，现场可采用冷紧和热紧两种方式施工，两种方式的合格判别标准都以拉伸量作为依据。如果采用冷紧施工方式，拉伸机拉伸装置较为沉重，现场高空坠物风险较大，但工期较短，螺栓拉伸可连续进行，无等待间隙。
差异分析：
M310 堆型主泵采用冷拉方式，主要通过螺栓拉伸力矩值保证拉伸长度，虽然也进行拉伸量的测量，但不作为最终验证标准。这样的施工方式能够从压力表中直接读取数据，保证了数据准确。
AP1000 主泵主螺栓拉伸在实际操作中，采用热拉方式，由于每颗螺栓在材质，构造存在细微差异，在同样的温度情况下，螺栓的伸长量也同样存在差异，根据海阳项目和三门项目施工经验，大概率在拉伸完成后需要再次热平衡施工，来保证螺栓的拉伸量满足设计要求，从而导致工期的延长。
三、总结。
随着核电技术的进步，核电厂的的设计施工也有了长足进步，通过对 M310 堆型和 AP1000 堆型主泵在安装过程中，施工，质量，安全，工期等方面的比较，能够明显看出，3 代核电 AP1000 堆型主泵，充分体现了新型模块化施工在实际工程中的应用，展现出模块化施工带来的优势。相信在后续的核电堆型施工中，新型的主泵将会得到普遍的应用。
参考文献：
[1]孙汉虹.第三代核电技术 AP1000[M].北京：中国电力出版社，2010.
[2]林诚格.非能动安全先进核电厂 AP1000[M].北京：原子能出版社，2008.
作者简介：
周翔宇，（1986，09-），性别：男，籍贯：河北省衡水市饶阳县，学历：大学本科，职称：工程师，工作单位：上海核工程研究设计院，研究方向：核电厂主设备安装工程。
