海南核電堆芯測量記錄分析系統(tǒng)

韓 培 翟曉彤 余志誠

（海南核電有限公司 海南昌江）

核電廠在反應堆大修換料或壓力容器堆內(nèi)構(gòu)件需要檢修時，需打開反應堆壓力容器，吊走頂蓋。在這個過程中，需要用螺栓拉伸機拉伸主螺栓并放松螺母，然后將已放松的螺栓從反應堆壓力容器筒體法蘭螺栓孔中擰出，以便卸除螺栓、螺母及墊圈。在反應堆大修換料或檢修工作完成后，需吊回反應堆壓力容器頂蓋，將主螺栓安裝到反應堆壓力容器頂蓋法蘭螺栓孔中，由插在法蘭和頂蓋法蘭之間的螺栓墊扳支承。擰緊螺栓，然后裝上墊圈和螺母，接著需要用螺栓拉伸機拉伸主螺栓，以關(guān)閉反應堆壓力容器頂蓋。

由此可見，無論是壓力容器開蓋還是扣蓋，都需要對壓力容器主螺栓進行拉伸（進行2～3次全部拉伸，即對每一顆螺栓都進行拉伸；1～2次調(diào)整拉伸，即對個別拉伸量不滿足要求的螺栓進行拉伸）。根據(jù)設(shè)計文件，不同工況下壓力容器主螺栓的最終拉伸量是有范圍要求的，如表1所示。

表1 海南核電機組不同工況下壓力容器主螺栓的拉伸量設(shè)計值

一、現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)使用分體式螺栓拉伸機的運行核電廠，在壓力容器主螺栓拉伸量的測量時，都需要人工往返堆坑測量、記錄主螺栓的拉伸量數(shù)據(jù)，具體操作步驟一般為：在完成主螺栓拉伸后，分A、B兩組人員分別從+20 m平臺下到堆坑去測量并記錄主螺栓的拉伸量，每組由兩人組成，分別負責測量數(shù)據(jù)和記錄數(shù)據(jù)。在A組人員完成對主螺栓數(shù)據(jù)的測量和記錄后，返回+20 m平臺，由數(shù)據(jù)分析人員將數(shù)據(jù)輸入放置在+20 m平臺電腦，接著B組人員下到堆坑去測量和記錄主螺栓拉伸量數(shù)據(jù)，待B組人員都完成測量后，返回+20 m平臺，由數(shù)據(jù)分析人員將數(shù)據(jù)輸入放置在+20 m平臺電腦，并對A、B兩組人員采集的數(shù)據(jù)進行逐項比較（海南核電機組需要逐項比較56組數(shù)據(jù)），如果發(fā)現(xiàn)A、B兩組人員對同一顆螺栓的拉伸量測量值超過0.02 mm，即認為A、B中至少有一組數(shù)據(jù)測量是有誤的，需要A、B兩組人員分別返回堆坑對數(shù)據(jù)進行復測。因此，維修部門工作人員在每次壓力容器開關(guān)蓋時候，需要頻繁的出入隔離區(qū)以比對數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)誤差過大還需要再次進入堆芯測量，整個過程非常耗時，容易出現(xiàn)失誤，并且使得工作人員可能超過規(guī)定的輻射劑量。

二、堆芯測量記錄分析系統(tǒng)

為提高堆芯壓力容器主螺栓拉伸測量工作效率，失誤概率需要有效控制，海南核電開發(fā)出了一套堆芯測量記錄分析軟件，利用信息化手段輔助主螺栓拉伸測量工作，解決人工測量計算的費時費力的難題，同時利用計算機軟件的智能化，對螺栓拉伸力，拉伸值等進行趨勢分析，在螺栓的拉伸值不合格時，系統(tǒng)會自動計算推薦參考的拉伸力。

1.工作原理

為了便于在現(xiàn)場使用，本系統(tǒng)硬件組成由一臺筆記本電腦、兩臺平板電腦組成，現(xiàn)場放置一個無線路由支撐無線網(wǎng)絡，電腦間通過無線專用網(wǎng)絡進行通信和數(shù)據(jù)交換，搭建方便，簡單易用。系統(tǒng)將每一次開關(guān)蓋的數(shù)據(jù)都記錄在數(shù)據(jù)庫中，并可以生成Excel報表，方便有權(quán)限的任何工作人員進行查看。在大修開關(guān)蓋過程中遇到困難時，可以方便的查詢過去的測量值作為參考。

筆記本電腦作為主機，另外兩臺平板電腦作為分機，三臺電腦通過路由器聯(lián)成局域網(wǎng)。進行堆芯螺栓拉伸機測量工作時，A、B兩組工作人員分別攜帶一臺平板電腦下到堆坑，測量并將數(shù)據(jù)導入平板電腦相應的數(shù)據(jù)采集區(qū)，然后傳給主機；主機放置在+20 m平臺，負責接收、記錄和分析兩臺分機提供的數(shù)據(jù)，并將分析的結(jié)果反饋給分機。反應堆壓力容器主螺栓拉伸流程如圖1所示。

2.工作界面

（1）分機工作界面（圖2）。A、B的分機工作界面是一致的，具體界面如圖2所示，分為7個模塊：①模塊1，用于顯示當前拉伸是第幾次拉伸；②模塊2，用于輸入螺栓的序號以及通過深度千分尺測量的主螺栓伸長量的實際數(shù)值（伸長測量桿距離主螺栓上表面的距離），如果A、B的測量值超差，復測后通過“修訂”按鈕進行修訂；③模塊3（數(shù)據(jù)恢復模塊），用于意外情況下已輸入數(shù)據(jù)的恢復；④模塊4，用于顯示大修編號；⑤模塊5，用于顯示在模塊2中已輸入的數(shù)據(jù)，以及接收主機反饋的A、B數(shù)據(jù)的對比信息，變紅的欄目表示A、B的測量值誤差超差；⑥模塊6，用于接收主機反饋的A、B數(shù)據(jù)的詳細對比信息，A、B的測量值誤差超差的項目會詳細顯示在該區(qū)域；⑦模塊7（語音模塊），用于分機與主機、分機與分機之間的互相語音即時溝通。

圖1 堆芯主螺栓拉伸流程圖

圖2 分機工作界面

（2）主機工作界面（圖3）。與分機模界面相似，主機工作界面具有與分機交互、數(shù)據(jù)保存等功能，可以分為9個模塊：①模塊1（用于選擇當前拉伸是第幾次拉伸，主機選定以后，分機會自動接收；②模塊2調(diào)整區(qū)域，可以選擇不同的工況，不同工況下的主螺栓拉伸量不同（表1）；③模塊3（語音模塊），用于分機與主機、分機與分機之間的互相語音即時溝通；④模塊4，用于顯示大修編號；⑤模塊5，用于顯示接收的分機提交的數(shù)據(jù)，變紅的欄目表示A、B的測量值誤差超差；⑥模塊6，用于顯示A、B的測量值誤差超差的項目；⑦模塊7處理區(qū)域，用于接收、分析比較分機提交的數(shù)據(jù)，A、B數(shù)據(jù)合格后可以生產(chǎn)報表，以記錄螺栓拉伸的過程值；⑧模塊8查找區(qū)域，用于查找某一顆測量值合格的螺栓的拉伸量；⑨模塊9可視化區(qū)域，用于調(diào)整階段。當三次拉伸完成后，就要對主螺栓的拉伸量進行調(diào)整，使拉伸量在設(shè)計要求的范圍內(nèi)。經(jīng)過數(shù)據(jù)分析后，在本區(qū)域可以直接顯示出需要調(diào)整的螺栓序號，可視化的區(qū)域顯示，可以有效的幫助螺栓拉伸機操作人員確認需要調(diào)整的螺栓。

3.軟件功能及優(yōu)點

經(jīng)過多次測試，開發(fā)的這款新型軟件，實現(xiàn)了下面兩個主要的創(chuàng)新功能：

（1）即時的數(shù)據(jù)對比功能，與目前常規(guī)做法相比，新型軟件的應用可以在A、B組人員完成全部螺栓拉伸量測量并輸入相應電腦后，不需要工作人員上、下堆坑，即可得到測量數(shù)據(jù)對比的反饋結(jié)果。

（2）智能的數(shù)據(jù)保存功能，在A、B組工作人員提交的數(shù)據(jù)都合格后，點擊主機模塊7的“生成報表”后，即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動保存。這個功能與目前常規(guī)做法相比，不需要在+20 m的工作人員再在電腦里輸入A、B記錄在紙上的數(shù)據(jù)。

由此可見，該新型軟件的使用，不僅能夠順利完成目前國內(nèi)核電廠在壓力容器主螺栓拉伸測量過程中的工作，而且具有目前常規(guī)做法不可比擬的優(yōu)越性：

①不需要工作人員來回往復上、下堆坑，降低了工作人員上、下扶梯摔倒的風險（由于堆坑扶梯寬度較窄，表面濕滑，工作人員容易滑倒）。

②減少堆芯工作人員接受外照射的時間，更好的降低隨機性效應的發(fā)生幾率，符合輻射防護最優(yōu)化的原則。

③可視化的螺栓調(diào)整示意圖更加直觀，可以有效的預防人因失誤。

④即時的數(shù)據(jù)對比功能和智能的數(shù)據(jù)保存功能使得該新型軟件可以安全的節(jié)約大修主線工作的時間，從而縮短大修工期，為核電廠帶來一定的經(jīng)濟效益。

三、結(jié)語

圖3 主機工作界面

堆芯測量記錄分析系統(tǒng)的開發(fā)，并在海南核電壓力容器主螺栓拉伸工作中的順利使用，提高了壓力容器主螺栓拉伸量測量工作的安全性和便利性，該系統(tǒng)僅需要幾萬級別的項目經(jīng)費，就可以極大地提高測量效率，防止產(chǎn)生人為誤差，尤其是智能推薦功能，工作人員只需要輸入當前拉伸值等少數(shù)的數(shù)據(jù)，就會自動計算出所需的拉伸力，省略了復雜的試驗過程，極大地縮短壓力容器開關(guān)蓋過程所用時間，使得壓力容器開關(guān)蓋過程中實現(xiàn)更高度的自動化。

同時，堆芯測量記錄分析系統(tǒng)投用，在中國核電范圍內(nèi)是一個初步嘗試，并取得了較好的效果，系統(tǒng)可以在原有的框架上進行功能的擴展，該系統(tǒng)完全可以快速推廣到其他兄弟單位。