壓水堆核電站役前檢查優(yōu)化分析

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(中核國(guó)電漳州能源有限公司，福建 漳州 363300)

按照國(guó)家核安全法規(guī)要求，在核電站投入運(yùn)行開始之前，核電站應(yīng)對(duì)設(shè)備、管道進(jìn)行役前檢查，以采集初始狀態(tài)下的檢測(cè)數(shù)據(jù)；役前檢查不僅可以保證設(shè)備的完整性，還可以作為運(yùn)行階段在役檢查結(jié)果的比較依據(jù)。

核電站在保證核級(jí)設(shè)備安全的同時(shí)，也要兼顧核電建造的經(jīng)濟(jì)性，希望盡量縮短建造工期，較少建造投資；因此，核電站在調(diào)試過程中需要合理安排役前檢查實(shí)施時(shí)機(jī)，盡量避免役前檢查影響調(diào)試主線工期，減小役前檢查實(shí)施及檢查出的缺陷修復(fù)給調(diào)試主線帶來的壓力。由于核電站建造習(xí)慣和核安全監(jiān)管部門的保守監(jiān)管，一般將核級(jí)設(shè)備役前檢查放在系統(tǒng)水壓試驗(yàn)之后實(shí)施，這樣往往會(huì)給電站系統(tǒng)調(diào)試工期帶來壓力。為了緩解役前檢查給核電站調(diào)試帶來的壓力，可從法規(guī)規(guī)范、工程技術(shù)、工程實(shí)踐等方面進(jìn)行分析，合理安排役前檢查實(shí)施時(shí)機(jī)。

本文主要以M310壓水堆核電機(jī)組為分析對(duì)象，對(duì)核電站役前檢查實(shí)施時(shí)機(jī)進(jìn)行分析與討論。

1 法規(guī)范簡(jiǎn)介

我國(guó)核電站役前檢查導(dǎo)則文件為HAD 103-07《核電廠在役檢查》，HAD 103-07只對(duì)核電站役前檢查工作提出原則性要求；而依據(jù)具體的核電站建造規(guī)范，核電站采用不同的役前檢查規(guī)范，用來指導(dǎo)核電站役前檢查的實(shí)施。根據(jù)我國(guó)核電的發(fā)展歷史，核電的發(fā)展主要依靠引進(jìn)、吸收消化的發(fā)展戰(zhàn)略，我國(guó)主要的核電站建造規(guī)范大體可分為法國(guó)RCC系列和美國(guó)ASME系列，具體為法國(guó)核設(shè)備在役檢查規(guī)范RSEM和ASME Ⅺ卷來指導(dǎo)役前檢查實(shí)施，兩種規(guī)范對(duì)于分別對(duì)役前檢查的實(shí)施時(shí)機(jī)做出了規(guī)定。

RSEM規(guī)范規(guī)定：設(shè)備服役前進(jìn)行的伴隨首次法定水壓試驗(yàn)的完整性檢查叫首次完整性檢查被稱為役前檢查，役前檢查應(yīng)至少包括全部在役檢查要求的各項(xiàng)檢驗(yàn)。

ASME Ⅺ IWA-4000規(guī)定：由于修理或更換活動(dòng)或安裝導(dǎo)致役前檢查受到影響時(shí)，在系統(tǒng)重新恢復(fù)使用前應(yīng)進(jìn)行役前檢查，在IWA-4540要求的壓力試驗(yàn)之前或其后進(jìn)行。

從以上RSEM與ASME規(guī)范可以看出，役前檢查規(guī)范并沒有對(duì)系統(tǒng)壓力試驗(yàn)與役前檢查做出明確規(guī)定。

2 實(shí)施時(shí)機(jī)技術(shù)探討

核電站水壓試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)備的密封性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。系統(tǒng)水壓試驗(yàn)作為壓力強(qiáng)度驗(yàn)證的一種試驗(yàn)方法和檢查技術(shù)，使用規(guī)定的試驗(yàn)壓力來檢驗(yàn)設(shè)備的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。水壓試驗(yàn)可以通過一些作用機(jī)理使設(shè)備性能得到改善，如釋放應(yīng)力；但設(shè)備殘余應(yīng)力與試驗(yàn)壓力的疊加會(huì)導(dǎo)致材料的局部開裂，對(duì)于脆性材料也存在一定失穩(wěn)斷裂的風(fēng)險(xiǎn)，也會(huì)促進(jìn)材料疲勞，產(chǎn)生微裂紋，過高的水壓試驗(yàn)壓力也會(huì)導(dǎo)致材料硬化或應(yīng)變時(shí)效。ASME-Ⅲ卷核容器水壓試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力的1.25倍，材料設(shè)計(jì)應(yīng)力強(qiáng)度值為規(guī)定抗拉強(qiáng)度的1/3；RSEM中規(guī)定核電廠首次系統(tǒng)水壓試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力的1.33倍。

通常情況下，核級(jí)設(shè)備在制造出廠前都要經(jīng)過全面的無損探傷和經(jīng)受一次水壓試驗(yàn)。在制造階段的設(shè)備單體水壓試驗(yàn)與核電站冷態(tài)功能試驗(yàn)期間的系統(tǒng)水壓試驗(yàn)相比，在水壓試驗(yàn)壓力、保溫時(shí)間、保溫溫度上都可能存在差異，這些差異帶來調(diào)試期間設(shè)備結(jié)構(gòu)完整性的不確定性。

對(duì)于M310機(jī)組，一回路主設(shè)備運(yùn)行的設(shè)計(jì)壓力為17.2 MPa，運(yùn)行壓力為15.5 MPa，一回路設(shè)備工廠水壓試驗(yàn)與一回路主系統(tǒng)首次水壓試驗(yàn)的壓力、溫度比較如表1。

表1 工廠水壓試驗(yàn)與一回路系統(tǒng)水壓試驗(yàn)比較表

通過對(duì)比可知，一回路設(shè)備的工廠水壓試驗(yàn)大于系統(tǒng)水壓試驗(yàn)壓力；一回路主系統(tǒng)首次水壓試驗(yàn)溫度一般在60 ℃左右，設(shè)備工廠水壓試驗(yàn)壓力可以達(dá)到系統(tǒng)水壓試驗(yàn)的驗(yàn)證目的。而對(duì)于設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝焊縫的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度由系統(tǒng)水壓試驗(yàn)驗(yàn)證，水壓試驗(yàn)后需要對(duì)設(shè)備完整性進(jìn)行檢查，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)焊接接頭實(shí)施役前檢查。

通過以上分析，可以認(rèn)為在工廠水壓試驗(yàn)之后即可依據(jù)在役檢查大綱對(duì)役前檢查中的工廠焊接接頭實(shí)施前檢查，通過工廠水壓試驗(yàn)和役前檢查無損檢驗(yàn)實(shí)施能夠有效保證設(shè)備的結(jié)構(gòu)完整性。

3 檢查優(yōu)化方案

核電站首次裝料前必須完成較多的設(shè)備役前檢查項(xiàng)目，主要集中在一回路主設(shè)備。一回路主設(shè)備役前檢查被檢查對(duì)象分為兩大類，一類是設(shè)備出廠前已完成焊接的工廠焊縫，這類焊接接頭已經(jīng)承受過工廠水壓試驗(yàn)，這類工廠焊縫主要包括反應(yīng)堆壓力容器筒體焊縫和接管焊縫、主管道連接焊縫、蒸汽發(fā)生器筒體焊縫和接管焊縫、穩(wěn)壓器筒體焊縫和接管焊縫、反應(yīng)堆冷卻劑輔助系統(tǒng)管道連接焊縫等，其中檢查實(shí)施時(shí)間最長(zhǎng)的是反應(yīng)堆壓力容器筒體焊縫和接管焊縫，筒體焊縫包括筒體堆焊層、筒體連接焊縫的檢查，每道筒體焊縫檢查需要耗時(shí)近一天時(shí)間；另一類是主設(shè)備與管道的連接焊縫，這類焊縫是在工程現(xiàn)場(chǎng)焊接，焊接完成后與一回路主系統(tǒng)同時(shí)打壓，這類焊縫包括主管道與反應(yīng)堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器、主泵、穩(wěn)壓器波動(dòng)管的連接焊縫等。

由于役前檢查規(guī)范對(duì)于役前檢查與水壓試驗(yàn)之間的關(guān)系未做明確規(guī)定，核島主設(shè)備工廠水壓試驗(yàn)壓力均高于調(diào)試期間的系統(tǒng)水壓試驗(yàn)壓力，可以認(rèn)為系統(tǒng)水壓試驗(yàn)對(duì)于設(shè)備結(jié)構(gòu)完整性影響不大，工廠焊接部分的役前檢查項(xiàng)目可以提前到系統(tǒng)水壓試驗(yàn)之前進(jìn)行。通過此檢驗(yàn)時(shí)機(jī)的調(diào)整，可以緊前開展役前檢查，緩解調(diào)試壓力，縮短調(diào)試工期。

國(guó)內(nèi)方家山核電站就役前檢查與水壓試驗(yàn)之間關(guān)系做了有益的嘗試，方家山核電將M301同類電站水壓試驗(yàn)后的部分役前檢查項(xiàng)目調(diào)整至水壓試驗(yàn)之間實(shí)施，這部分項(xiàng)目為承受過工廠水壓試驗(yàn)的役前檢查項(xiàng)目；對(duì)于未承受過工廠水壓試驗(yàn)檢查項(xiàng)目和現(xiàn)場(chǎng)安裝的受檢焊縫，仍然安排在一回路系統(tǒng)水壓試驗(yàn)之后進(jìn)行。方家山核電站在系統(tǒng)水壓試驗(yàn)后，對(duì)水壓試驗(yàn)前的役前檢查結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證性檢驗(yàn)，經(jīng)過檢驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)檢查結(jié)果有異常。方家山核電站的此次調(diào)整得到國(guó)家核安全局的監(jiān)管和監(jiān)督，役前檢查工期得到大大縮短。

4 分析與討論

通過對(duì)核安全法規(guī)規(guī)范的透徹分析，從規(guī)范上理清役前檢查與系統(tǒng)水壓試驗(yàn)之間關(guān)系，在役檢查規(guī)范未對(duì)役前檢查與系統(tǒng)水壓試驗(yàn)的先后關(guān)系做明確說明；在工廠水壓試驗(yàn)壓力高于一回路水壓試驗(yàn)壓力的情況下，認(rèn)為工廠水壓試驗(yàn)已經(jīng)保守地保證了設(shè)備結(jié)構(gòu)的完整性；因此，對(duì)于工廠承受過水壓試驗(yàn)的檢查項(xiàng)目，役前檢查可以調(diào)整至系統(tǒng)水壓試驗(yàn)之前進(jìn)行實(shí)施。方家山核電站役前檢查實(shí)施有效證明了將工廠焊縫放在系統(tǒng)水壓試驗(yàn)之前實(shí)施是可以行的。

核電站役前檢查的實(shí)施可進(jìn)一步往前延伸至工廠制造階段，為役前檢查的實(shí)施創(chuàng)造更為寬廣的時(shí)間窗口，需要進(jìn)一步論證在工廠制造階段實(shí)施役前檢查的可行性，解決在工廠制造階段實(shí)施役前檢查需要解決核安全部門的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施監(jiān)督、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施條件的具備、核級(jí)設(shè)備運(yùn)輸過程的保養(yǎng)、現(xiàn)場(chǎng)焊接帶來系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化的影響等問題。