核電站反應堆壓力容器射線檢驗技術

摘 要：反應堆壓力容器是核電站核心部件，文章根據CPR1000核電機組役前/在役檢查工作經驗，介紹反應堆壓力容器射線檢驗技術，為以后核電站役前/在役檢查提供技術依據。

關鍵詞：核電站；役前/在役檢查；射線檢驗

前言

反應堆壓力容器（以下簡稱RPV）是反應堆冷卻劑壓力邊界的重要部位，用來包容和固定壓水堆堆芯及堆內構件，在服役過程中，長期處于高溫、高壓、高輻射狀態。RPV和一回路管道共同組成高壓冷卻劑的邊界，是防止放射性物質外逸的重要屏障，因此它的使用壽命直接決定了整個電廠的服役年限。為確保RPV正常運行和延長其使用壽命，在核電站的役前/在役檢查大綱中，要求運用無損檢驗手段對RPV焊縫質量進行監測和控制[1]。

文中結合核電站役前/在役檢查實際應用，介紹采用TENISG專用檢查設備對反應堆壓力容器主管道接管相關焊縫進行γ源射線檢驗的技術。

1 檢驗時機

根據法國RSEM核電廠在役檢查規則的要求：（1）須對CPR-

1000型機組反應堆壓力容器進、出口接管與安全端的異種金屬焊縫以及安全端與主管道同種金屬焊縫（以下簡稱安全端焊縫）進行射線無損檢測，以確保其焊縫質量；（2）役前檢查階段須對主管道接管相關焊縫進行全面檢查；（3）核電站運行期間每十年為一個周期對其進行射線檢查，檢查結果與役前和上次在役檢查結果對比，并且重點跟蹤役前和歷次在役檢查發現的未超標缺陷。

2 檢驗對象

CPR-1000型機組RPV為大型立式容器，由筒體和頂蓋兩大部分通過密封裝置和58個主螺栓連接而成[2]。RPV筒體焊有6根進出水口接管，筒體側接管端部焊有安全端，在現場安裝過程中通過同種金屬焊縫連接主管道。

以寧德1號機組RPV射線檢查為例，大綱要求對6根進出水口接管的同種金屬、異種金屬焊縫和預堆邊焊縫進行射線檢查，共計18道焊縫。

3 檢驗設備

檢驗設備采用反應堆壓力容器射線檢查專用設備TENISG，該設備由中廣核檢測技術有限公司和西班牙Tecnatom合作完成研發（專利號：ZL 200910115627.0），設備長1.5m寬1m高1m，重量170kg。設備由機械定位支撐系統、γ射線檢查系統和電氣控制系統三大系統構成。操作人員采用TENISG對反應堆壓力容器進行自動射線檢查時，可遠離處于高輻射區的反應堆壓力容器，通過遠程控制系統進行γ源的操作定位，保證設備的定位精度、操作安全性能的同時，減少在役檢查時人員的集體劑量。

4 檢驗技術

4.1 透照方式

根據相關電站役前/在役檢驗大綱，一般要求對反應堆壓力容器接管進行如下方式的射線檢測：

4.1.1 接管與安全端連接的異種鋼金屬焊縫的射線檢測

源置于異種金屬焊縫中心沿軸線向安全端側偏移側，使放射源處沿預堆邊與焊縫熔合界面周向透照預堆邊焊縫；源置于異種金屬焊縫中心處，周向透照安全端側異種金屬焊縫。

4.1.2 安全端與主管道連接焊縫的射線檢測

源置于同種金屬焊縫中心線處，周向透照安全端與主管道連接同種金屬焊縫。

曝光示意圖如圖1所示。

4.2 曝光時間的確定

曝光時間確定由多方面因素決定，役前檢查依據工件材質和透照厚度、濾光板的類型和厚度、增感屏的類型和厚度、膠片的類型、底片黑度要求、射線源的活度、射線源到膠片的距離進行計算和調整；在役檢查時以役前檢查為參考，根據環境劑量進行相應調整。

5 檢驗的實施

根據焊縫數據制作標記貼，將標記貼均勻貼在管壁周圍。用鉛條標識評定區域，鉛尺環繞管壁，距離焊縫邊緣一定距離，所有的編號、標記都不得覆蓋被檢區域，像質計置于膠片側，沿外壁至少均布三個像質計，用F標識。膠片沿圓周布置，根據管內流向確定膠片擺放及搭接方式，要求膠片搭接均勻，完全覆蓋評定區、標示和像質計。背屏覆蓋在膠片外側，保證背屏全覆蓋膠片以防止背散射，在背屏及膠片之間放置鉛字“B”以驗證背散射屏蔽效果。

在確定安全時根據已經確認的曝光時間進行曝光。

曝光后，在暗室進行膠片處理，一般采用手工沖洗。膠片處理最好在8小時之內，最遲不超過24小時，同一次曝光的底片應用相同的條件沖洗。根據RCC-M的規定：膠片硫代硫酸鹽離子濃度應低于0.05g/m2。

6 底片質量及驗收

6.1 底片質量

底片質量的評定應由Ⅱ級及以上人員進行，需要注意幾個方面：

（1）靈敏度要求最低滿足H=10；（2）標記符合規則且未進入膠片評定區；（3）濾光板上的孔可見；（4）背散射防護效果應符合要求，底片上出現較深顏色的字母“B“或字母不可見，則該底片為合格底片；（5）底片的表面質量要求不會存在影響識別缺陷的化學、機械、顯影或操作的損傷；（6）底片黑度必須用黑度計測量。雙片觀察時黑度應大于2.7且不超過4.5，同一點黑度差不超過0.5；單片觀察時每張膠片黑度應大于2.0且不超過4.5。底片評定區應能觀察到逐漸變化的黑度范圍。

6.2 底片評定與驗收

底片評定由Ⅱ級或Ⅲ級人員按驗收標準進行。驗收標準執行RCC-M壓水堆核島機械設備設計和建造規則（2000版及2002年補遺）規范焊接篇中S7714.3規定的驗收標準。

記錄單個圓形缺陷的直徑小于4mm、單個夾渣的長度小于5mm除外的所有缺陷。

具有下述任何一種情況的焊縫均為不合格：

（1）任何形式的未焊透、未熔合、咬邊、裂紋；（2）最大尺寸L大于4mm所有氣孔；（3）在12e（e為壁厚）或150mm兩者中較小的長度上，任何線狀（或密集性）氣孔的累積直徑大于e；（4）最大尺寸L大于20mm所有的單個夾渣；（5）在12e的長度內，任何一組夾渣，其累積長度超過e。

7 結束語

綜上，現場采用RPV射線檢查專用設備TENISG已經完整的完成了寧德1號機組RPV主管道接管相關焊縫的射線檢查，合適的射線檢驗工藝獲得的射線底片質量均滿足RCCM和RSE-M標準要求。

參考文獻

[1]尹芹，彭志珍，鄭灝.CPR1000反應堆壓力容器的在役檢查[J].無損探傷，2013，1：38-41.

[2]胡歡.核反應堆壓力容器及制造[J].裝備機械，2010，4：20-25.