CPR1000壓水堆核電站在役檢查不可達(dá)研究

謝杰劉鵬

（蘇州熱工研究院有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518124）

核電站在運(yùn)行過(guò)程中，設(shè)備不可避免的會(huì)受到溫度、應(yīng)力、輻照、氫吸附、腐蝕、震動(dòng)和磨損等多種因素的影響，引起部件性能的下降[1]，導(dǎo)致設(shè)備材料性能惡化，工件有效承載截面減薄，各種形式的裂紋萌生并擴(kuò)展，從而對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)的正常運(yùn)行，甚至核安全產(chǎn)生重大影響。因此，在定期在役檢查（In-Service Inspection，縮寫符號(hào)為ISI）過(guò)程中通過(guò)實(shí)施適當(dāng)方法的無(wú)損檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，消除事故隱患，對(duì)于確保機(jī)組正常運(yùn)行及保障核安全意義重大。在役檢查工作在實(shí)施過(guò)程中應(yīng)該考慮設(shè)備或管道在役檢查可達(dá)性的要求，如果設(shè)備或管道不具備可達(dá)性的要求，將無(wú)法實(shí)施無(wú)損檢測(cè)，影響在役檢查計(jì)劃大綱的實(shí)行以及實(shí)際的工作進(jìn)度，進(jìn)而有可能影響到核電廠的安全運(yùn)行，因此有必要針對(duì)核電廠在役檢查的可達(dá)性問(wèn)題進(jìn)行深入的研究。本文主要從以下三個(gè)方面來(lái)探討核電廠在役檢查的可達(dá)性。

1 在役檢查可達(dá)性的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

目前針對(duì)核電廠在役檢查可達(dá)性的國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范主要有：RCC-M Z冊(cè)附錄ZS《壓水堆核電廠機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中在役檢查的可達(dá)性要求》（2000 版＋2002 補(bǔ)遺，2007 版）[2]，NB/T 20191-2012《壓水堆核電廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中在役檢查的可達(dá)性準(zhǔn)則》[3]。其中標(biāo)準(zhǔn)NB/T 20191-2012《壓水堆核電廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中在役檢查的可達(dá)性準(zhǔn)則》主要參考了RCC-M （2000版+2002補(bǔ)遺）《壓水堆核電站核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則》Z冊(cè)附錄ZS節(jié)的有關(guān)要求，與之相比，主要變化體現(xiàn)在RCC-M Z冊(cè)附錄ZS中所引用的RCC-M其他分冊(cè)要求修改為相應(yīng)的國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。

NB/T 20191-2012《壓水堆核電廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中在役檢查的可達(dá)性準(zhǔn)則》規(guī)定了壓水堆核電廠核島系統(tǒng)、設(shè)備、部件及其布置的在役檢查（包括役前檢查）的可達(dá)性設(shè)計(jì)原則，適用于壓水堆核電廠核島系統(tǒng)、設(shè)備、部件及其布置的在役檢查的設(shè)計(jì)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了設(shè)計(jì)、制造、安裝階段以及保溫層和支架的相關(guān)可達(dá)性要求，如在設(shè)計(jì)階段應(yīng)考慮到對(duì)系統(tǒng)、設(shè)備、部件及其布置所要求的檢驗(yàn)和試驗(yàn)的可達(dá)性，并滿足專用檢驗(yàn)設(shè)備的具體要求；在制造階段應(yīng)該充分考慮受檢區(qū)的范圍、相關(guān)的標(biāo)識(shí)標(biāo)記、表面狀態(tài)、修補(bǔ)要求、標(biāo)準(zhǔn)試塊等因素的可達(dá)性要求；在安裝階段應(yīng)考慮到受檢區(qū)的空間、保健物理措施（射線防護(hù)）、腳手架、管道的特殊要求等因素。

2 CPR1000核電站常見(jiàn)不可達(dá)

盡管相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范對(duì)核電廠設(shè)備檢驗(yàn)的可達(dá)性提出了詳細(xì)的要求，但在實(shí)際過(guò)程中會(huì)因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)的各種因素而造成檢驗(yàn)的不可達(dá)，下面對(duì)國(guó)內(nèi)某核電廠CPR1000型機(jī)組在役檢查常見(jiàn)不可達(dá)實(shí)例進(jìn)行總結(jié)，并分析其不可達(dá)原因。

2.1 支撐遮擋

由于支撐遮擋所造成的檢驗(yàn)過(guò)程的不可達(dá)主要集中于滲透檢驗(yàn)和射線檢驗(yàn)中，而由于支撐遮擋所造成的不可達(dá)現(xiàn)象在很多系統(tǒng)中都存在，如RCV、ARE、ASG、RRA系統(tǒng)的管道與支撐焊縫，以及ARE系統(tǒng)的閥門與蒸汽發(fā)生器之間的環(huán)焊縫等。下面以ASG系統(tǒng)的某管線支撐焊縫的滲透檢驗(yàn)為例，說(shuō)明其詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)情況。如圖1所示：

圖1 支撐遮擋造成現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)不可達(dá)圖示Figure 1 The view of inaccessible inspection because of support block

圖2 ASG系統(tǒng)的某管線支撐焊縫的滲透檢驗(yàn)不可達(dá)區(qū)域示意圖Figure 2 The view of inaccessible inspection of ASG pipe support weld

2.2 空間狹小

由于空間狹小所造成的檢驗(yàn)過(guò)程的不可達(dá)主要集中于滲透檢驗(yàn)和射線檢驗(yàn)中，滲透檢驗(yàn)的不可達(dá)主要存在于ASG系統(tǒng)的管道與支撐焊縫以及RRA系統(tǒng)的閥門連接焊縫。下面以ASG系統(tǒng)的某管線與支撐焊縫的滲透檢驗(yàn)為例，說(shuō)明其詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)情況。如圖3所示：

圖3 空間狹小造成現(xiàn)場(chǎng)滲透檢驗(yàn)不可達(dá)圖示Figure 3 The view of inaccessible inspection of PT because of narrow space

由于空間狹小，遠(yuǎn)小于“NB/T 20191-2012”要求的距受檢表面大于600mm的空間，造成總長(zhǎng)的20%左右不可達(dá)。

射線檢驗(yàn)的不可達(dá)主要集中于RCP和RCV系統(tǒng)焊縫，下面以RCV系統(tǒng)的其它焊縫（檢查高使用因子（fu＞0.4）或承受熱-液壓現(xiàn)象的焊縫）為例，來(lái)說(shuō)明現(xiàn)場(chǎng)的具體情況。如圖4所示：

圖4 空間狹小造成現(xiàn)場(chǎng)射線檢驗(yàn)不可達(dá)圖示Figure 4 The view of inaccessible inspection of RT because of narrow space

其由于空間狹小，造成的不可達(dá)區(qū)域約為檢驗(yàn)區(qū)域的30%。

2.3 結(jié)構(gòu)原因

由于結(jié)構(gòu)原因造成的檢驗(yàn)過(guò)程的不可達(dá)主要集中于滲透檢驗(yàn)和超聲檢驗(yàn)中，常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)原因造成的不可達(dá)如蒸汽發(fā)生器二次側(cè)安全端與主蒸汽管嘴的焊縫的超聲檢驗(yàn)，RPV頂蓋吊耳與封頭的焊縫的超聲檢查、蒸汽發(fā)生器支撐腿倒角的滲透檢查，支撐裙等。具體見(jiàn)表1：

表1 常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)原因造成的不可達(dá)現(xiàn)象Table 1 Common inaccessible phenomena caused by the structure

下面以蒸汽發(fā)生器安全端與主蒸汽出口管嘴的連接焊縫S/C004的超聲檢查為例，來(lái)具體說(shuō)明現(xiàn)場(chǎng)的不可達(dá)情況。如圖5所示。

圖5 結(jié)構(gòu)原因造成現(xiàn)場(chǎng)超聲檢驗(yàn)不可達(dá)圖示Figure 5 The view of inaccessible inspection of UT because of structure

每臺(tái)蒸汽發(fā)生器二次側(cè)安全端與主蒸汽出口管嘴連接焊縫處出口管嘴側(cè)由于結(jié)構(gòu)原因，45°、60°超聲探頭在主蒸汽出口管嘴側(cè)無(wú)法檢驗(yàn)，僅在安全端側(cè)進(jìn)行檢驗(yàn)，存在部分不可達(dá)區(qū)，約為50%。

2.4 焊縫自身設(shè)計(jì)原因

由于焊縫自身設(shè)計(jì)原因所導(dǎo)致的檢驗(yàn)過(guò)程的不可達(dá)主要集中于ASG管嘴與ARE管嘴焊縫的超聲檢查，蒸汽發(fā)生器與主蒸汽管下游第一個(gè)彎管或U形彎頭管段之間的環(huán)焊縫的超聲檢查，管板與下封頭焊縫（包括過(guò)渡連接區(qū)1A）的超聲檢查等。下面以ASG管嘴與ARE管嘴焊縫的超聲檢查為例，來(lái)說(shuō)明現(xiàn)場(chǎng)的具體不可達(dá)情況，如下圖6所示：

圖6 焊縫自身設(shè)計(jì)原因造成現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)不可達(dá)圖示Figure 6 The view of inaccessible inspection because of weld design

即由于ASG與ARE系統(tǒng)連接管座焊縫的特殊幾何形狀和結(jié)構(gòu)，使探頭在焊縫兩側(cè)都無(wú)法100%進(jìn)行掃查，存在部分不可達(dá)區(qū)域，45°探頭約為65%，60°探頭約為50%。

2.5 其它不可達(dá)原因。

另外還存在一些其它不可達(dá)原因，如由于螺栓遮擋造成的除主管道以外的核安全一級(jí)管道環(huán)焊縫的滲透檢驗(yàn)的不可達(dá)，由于墻體遮擋造成的RIS系統(tǒng)管道與支撐焊縫的滲透檢驗(yàn)的不可達(dá)，由于長(zhǎng)度不夠2D造成的RCV系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥下游焊縫以及焊縫下游區(qū)域的射線檢查的不可達(dá)等，在此不再一一詳述。

3 對(duì)應(yīng)的解決措施

通過(guò)上述CPR1000核電站常見(jiàn)不可達(dá)原因的實(shí)例的分析，我們提出如下可供參考的解決措施。

3.1 設(shè)計(jì)階段

在設(shè)計(jì)階段應(yīng)考慮到受檢件的結(jié)構(gòu)布置需滿足在役檢查時(shí)的檢驗(yàn)（特別是射線檢驗(yàn)和超聲波檢驗(yàn)）要求。比如：在進(jìn)行滲透檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)為檢驗(yàn)人員留出距受檢表面大于600mm的空間，γ射線檢驗(yàn)時(shí)，源機(jī)到射線源最終位置之間的距離不得超過(guò)15m（取決于檢驗(yàn)裝置到射線源之間的纜管最大長(zhǎng)度）。在焊縫設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的特殊情況，特別是管道焊縫的布置應(yīng)使其具有足夠的可達(dá)性。同時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到受檢區(qū)域的接近方法（平臺(tái)、人行棧橋、腳手架、操作機(jī)構(gòu)等），以及專用檢驗(yàn)設(shè)備的具體要求（例如γ射線源的定位）。正如前面所述的：ASG管嘴與ARE管嘴焊縫的超聲檢查由于焊縫設(shè)計(jì)原因，造成部分不可達(dá)。詳細(xì)的不可達(dá)信息參考第2章節(jié)描述。

3.2 實(shí)施階段

當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法滿足在役檢查可達(dá)性要求時(shí)，可以考慮采用無(wú)損檢測(cè)方法的替代，如射線檢驗(yàn)存在不可達(dá)現(xiàn)象時(shí)，在滿足檢驗(yàn)要求的前提下，可以考慮用超聲檢驗(yàn)的方法來(lái)替代射線檢驗(yàn)。

當(dāng)一條焊縫的檢驗(yàn)不可達(dá)時(shí)，可以考慮通過(guò)增加其上下游焊縫的檢驗(yàn)，來(lái)推斷該段設(shè)備的運(yùn)行工況是否正常。

4 結(jié)語(yǔ)

核電廠在役檢查的可達(dá)性問(wèn)題關(guān)系到核電廠的安全運(yùn)行，由于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際原因如支撐遮擋、結(jié)構(gòu)原因等造成的無(wú)損檢驗(yàn)實(shí)施過(guò)程的不可達(dá)現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)及實(shí)施階段應(yīng)考慮其檢驗(yàn)的可達(dá)性的要求，盡量在設(shè)計(jì)階段就避免產(chǎn)生不可達(dá)的原因。本文從不可達(dá)原因出發(fā)，提出了部分可行性建議，對(duì)壓水堆核電廠的在役檢查工作的順利實(shí)施具有一定的借鑒作用。

［1］彭志珍,李玉龍,尹芹.壓水堆核電站在役檢查常見(jiàn)無(wú)損檢測(cè)方法簡(jiǎn)介[J].科技資訊,2012,8:124-125.

［2］RCC-M壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則(2000版＋02補(bǔ)遺,2007)[S].

［3］NB/T 20191-2012壓水堆核電廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中在役檢查的可達(dá)性準(zhǔn)則[S].