三門核電一號機(jī)組中間量程探測器更換注意事項(xiàng)與改進(jìn)探討

唐新星

（三門核電有限公司，浙江 三門 317100）

0 引言

壓水堆核電站在啟動(dòng)、正常功率運(yùn)行和停堆期間，必須對反應(yīng)堆功率等參數(shù)進(jìn)行連續(xù)不斷地測量。有多種方式能夠測量或表征核功率，但堆外核測系統(tǒng)NIS 是直接測量核功率并用于電廠安全的唯一途徑[1]。堆外中子探測器需要監(jiān)測反應(yīng)堆從完全停堆狀態(tài)到滿功率甚至超功率的功率水平，范圍多達(dá)10 個(gè)數(shù)量級。單一探測器無法在測量如此大范圍的同時(shí)滿足精度需要，因此需要把整個(gè)監(jiān)測范圍分為多個(gè)量程，每個(gè)量程采用一種探測器進(jìn)行監(jiān)測。一般分為3 個(gè)量程，即源量程SR、中間量程IR、功率量程PR。中間量程探測器主要工作在啟堆和停堆期間，監(jiān)測范圍在源量程和功率量程之間，并且與兩個(gè)量程均有重疊，以保證量程的正常切換[2]。

三門核電一號機(jī)組小修啟堆并且升功率為100%后，A序列中間量程（IR）讀數(shù)持續(xù)降低，通過對A 序列IR 通道及探測器進(jìn)行診斷，判斷IR 探測器及電纜性能下降，屬于設(shè)備問題。探測器設(shè)備最終解決方案需在卸料窗口更換IR探測器及電纜接頭。

探測器安裝地點(diǎn)房間輻射劑量較大、空間狹窄，安裝難度較大。考慮到探測器更換的工作主要風(fēng)險(xiǎn)為輻射風(fēng)險(xiǎn)，為盡可能避免人員照射劑量，提高更換人員在技能以及改進(jìn)方法顯得尤為重要。本文根據(jù)堆外探測器的自身特點(diǎn)，結(jié)合三門一號機(jī)組A 序列中間量程探測器的經(jīng)驗(yàn)，闡述了探測器的更換中的注意事項(xiàng)及后續(xù)工作的改進(jìn)，為后續(xù)同類設(shè)備更換提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

1 探測器更換經(jīng)驗(yàn)反饋

三門核電針對中間量程探測器的更換編制更換程序，完整覆蓋探測器更換的整個(gè)流程，主要包括探測器組件及電纜的拆裝和安裝，探測器接頭的拆除和復(fù)裝/制作以及探頭安裝期間的電氣試驗(yàn)[2]。但對于更換準(zhǔn)備以及過程中遇到的問題，國內(nèi)外尚無經(jīng)驗(yàn)可循，本文主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行闡述除程序規(guī)定之外的注意事項(xiàng)及改進(jìn)。

1.1 人員技能

中間量程探測器采用從下往上、分段安裝的方式進(jìn)行安裝。探測器自帶一體化電纜，長度約17m。為在大修中節(jié)約時(shí)間，提高人員的工作熟練度，通過探測器更換工作程序理論培訓(xùn)，并根據(jù)探頭所在房間布局以及探測器井高度要求，搭建模擬體對探測器更換人員進(jìn)行培訓(xùn)。實(shí)際演練中，根據(jù)探測器拆裝兩個(gè)環(huán)節(jié)主要步驟，安排16 人，分4 個(gè)小組執(zhí)行，4 個(gè)小組按照程序步驟分工，演練過程評估每個(gè)小組工作所需的時(shí)間，確保大修時(shí)更換工作的安全可控。通過模擬體反復(fù)演練，將輻射控制區(qū)總工作時(shí)間從5h縮短為1.5h，一次成功，實(shí)際集體劑量為2.6msv，遠(yuǎn)低于預(yù)估劑量18msv。

1.2 工器具、耗材、備件準(zhǔn)備

根據(jù)廠家技術(shù)手冊，設(shè)備安裝所需的耗材繁多，對于潤滑脂、助焊劑、玻璃纖維膠帶、焊絲等易過期，存在過期風(fēng)險(xiǎn)的耗材，需提前預(yù)知開工日期，并確認(rèn)在開工期間，耗材在有效期范圍內(nèi)[3]。

對于工器具，部分探頭安裝專用工器具，工器具貼有校準(zhǔn)日期；工作開展前期，需確保工器具在有效期范圍內(nèi)，確認(rèn)工器具可用。部分扳手頭需要根據(jù)需求進(jìn)行適應(yīng)性機(jī)加工改造，確保使用過程中方便、高效。

對于備件，探測器備件在使用前，需提前對備件進(jìn)行測試，確保儲存的備件滿足電氣試驗(yàn)要求。

1.3 探測器更換

探測器拆裝涉及輻射劑量較高，需提前確認(rèn)足夠數(shù)量的鉛衣，確保人員照射劑量合理可行盡量低。

工作過程中，涉及的工器具繁多，在工作前做好工具箱歸類工作，工器具使用存儲箱蓋板保護(hù)到位，避免工作結(jié)束后因沾污無法帶出，特別是核測專用工器具。

在舊探頭電纜抽出前，需提前將有足夠長度的電纜延長牽引繩預(yù)置于電纜導(dǎo)管中，用于后續(xù)新探頭安裝時(shí)，牽引繩及探頭電纜接頭連接。舊的第一節(jié)探測器組件劑量較高，拆下后使用鉛皮包裹后，搬運(yùn)至特制的鉛屏蔽容器中。舊探頭轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)，按照核材料的運(yùn)輸要求嚴(yán)格保護(hù)，提前做好相關(guān)預(yù)案。

在新探頭第一節(jié)組件彎曲送入探測器井前，確保探測器電纜與探測器內(nèi)壁井保持充分的距離，避免玻璃纖維膠帶及電纜與探測器井之間的摩擦導(dǎo)致探測器電氣絕緣不符合要求，探測器功能受影響?？紤]到彎曲可能導(dǎo)致玻璃纖維膠帶受損，因此在安裝前將自帶電纜與探測器井銳邊接觸的地方預(yù)先纏幾層膠帶，避免彎曲時(shí)原電纜外部的膠帶有損傷從而導(dǎo)致絕緣性能下降。三門核電一號機(jī)組在探測器電纜與探測器井之間由于電纜彎曲不夠完善導(dǎo)致無法進(jìn)入探測器井，后經(jīng)處理后順利完成安裝。

探測器組件根部為易受損區(qū)域，由于電纜材質(zhì)較硬，根部電纜與組件連接區(qū)域易損壞，新探頭搬運(yùn)過程中要確保探測器組件根部電纜不受力，電纜盤開移動(dòng)過程中確保電纜懸空無摩擦，保護(hù)電纜外層玻璃纖維套管完好，且始終保持探測器電纜滿足彎曲半徑要求。特別是第一節(jié)組件放入安裝小車前，確保安裝小車底座已處于一定高度，確保FC 組件根部電纜與地面之間的角度滿足彎曲半徑要求。

2 探測器電纜接頭制作經(jīng)驗(yàn)反饋

探測器電纜接頭對工藝要求十分嚴(yán)格，為此，工作人員使用多余備件，對制作接頭的整個(gè)過程進(jìn)行多次的接頭制作演練，在每個(gè)步驟都設(shè)置監(jiān)護(hù)人進(jìn)行確認(rèn)，并獲得確認(rèn)后繼續(xù)執(zhí)行下一步，確保在現(xiàn)場工作時(shí)的接頭制作質(zhì)量可靠。對于接頭的制作，后續(xù)若有探測器更換，可根據(jù)實(shí)際情況考慮復(fù)用原接頭。

在探測器接頭制作過程中，為避免雜質(zhì)進(jìn)入接頭內(nèi)部影響探測器性能，接頭制作前，使用無絨布及酒精將要進(jìn)行接頭制作的電纜長達(dá)1m 左右的長度進(jìn)行清潔，確保電纜外層無異物和粉塵帶入接頭制作的過程中。接頭制作過程中，確保每一步驟、每一個(gè)根據(jù)都經(jīng)過酒精清潔，無異物帶入電纜接頭。

接頭制作由于電烙鐵溫度高達(dá)300℃，在焊接結(jié)束后發(fā)現(xiàn)內(nèi)絕緣層破損。經(jīng)分析，導(dǎo)致絕緣層破損的原因有以下幾個(gè)：焊接溫度過高導(dǎo)致絕緣層軟化；木簽插入太緊導(dǎo)致絕緣層破損；焊接過程中注入焊劑過少，導(dǎo)致接頭局部過熱引起絕緣層破損；焊接時(shí)間過長導(dǎo)致過度加熱。后續(xù)接頭焊接過程應(yīng)充分考慮電烙鐵溫度均衡可控，木簽松緊適度，并注入適量的焊劑，并盡量減少焊接時(shí)間，在焊接完成后，盡量不要左右搖晃電纜，避免絕緣層與金屬導(dǎo)管接觸。

接頭制作最可能出現(xiàn)的失誤即在焊接部分，目前試驗(yàn)程序是先進(jìn)行接頭制作，壓接，最后才進(jìn)行焊接。而最后的焊接如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，可能導(dǎo)致之前所有的步驟失效重做，因此后續(xù)可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)先進(jìn)行焊接工序，保留足夠長度的電纜用于電纜接頭制作，以防錯(cuò)誤后浪費(fèi)接頭制作的工時(shí)及材料。

接頭制作完成后，由于環(huán)境濕度以及制作過程中保留的水汽，可能導(dǎo)致電氣試驗(yàn)結(jié)果不滿足要求。接頭制作完成后，出現(xiàn)了絕緣不達(dá)標(biāo)的情況，經(jīng)多次熱風(fēng)槍干燥后，最終試驗(yàn)結(jié)果滿足要求。為確保接頭內(nèi)部干燥，在接頭制作后，對接電纜前，使用熱風(fēng)槍對接頭進(jìn)行干燥處理。熱風(fēng)槍進(jìn)行干燥后，不打力矩，放置半小時(shí)左右，再次測量絕緣，確認(rèn)絕緣無下降后，再打力矩對接頭進(jìn)行密封。

3 后續(xù)探測器備件采購及儲存建議

三門一號機(jī)組A 序列中間量程探測器出現(xiàn)的問題，在同類型電廠中也出現(xiàn)了相關(guān)案例，故障方式類似，初步判斷為設(shè)備本身設(shè)計(jì)問題。因此，在后續(xù)采購中，根據(jù)本次故障的經(jīng)驗(yàn)反饋，在采購要求中可對該類故障進(jìn)行額外要求，要求廠家對探測器進(jìn)行升級改造，避免后續(xù)采購備件出現(xiàn)同類故障。

對于已采購的探測器，由于探測器存儲以及電纜彎曲半徑有一定的要求，在設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)或存儲過程中應(yīng)嚴(yán)格按照廠家技術(shù)規(guī)范要求，特別是探測器電纜存儲，使用廠家原裝存儲箱進(jìn)行存儲最佳，避免更換存儲箱而導(dǎo)致電纜受損。

4 結(jié)束語

中間量程探測器故障問題更換，可能在后續(xù)該類機(jī)組中發(fā)生較為常見，本文通過對三門一號機(jī)組的更換中出現(xiàn)的問題及良好實(shí)踐進(jìn)行了總結(jié)，并結(jié)合該類探測器出現(xiàn)的問題，對后續(xù)探測器備件及備件儲存給出了建議，對后續(xù)其他新建機(jī)組或其他備件采購具有積極的借鑒意義。