核反應(yīng)堆一回路系統(tǒng)在役射線檢測

朱 蓉 馬遠(yuǎn)路 姚 婷 黃天亮

1 概述

核反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界管系主要用于熱量傳遞和防止放射性物質(zhì)泄漏，反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界內(nèi)管系如發(fā)生破壞，將會影響堆芯熱量傳遞和造成放射性物質(zhì)泄漏，甚至?xí)?dǎo)致堆芯熔化事故。管系運(yùn)行過程中存在腐蝕、熱疲勞和熱老化等老化模式，這些失效模式會導(dǎo)致管系損壞。考慮到反應(yīng)堆運(yùn)行環(huán)境，有必要全面、細(xì)致地檢查反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界管系，及時發(fā)現(xiàn)其存在的老化降質(zhì)現(xiàn)象。本文闡述了反應(yīng)堆一回路系統(tǒng)在役射線檢測方法、手段和實(shí)施過程以及結(jié)果評價。

2 問題和困難及其解決方案

在役檢測與一般制造階段的檢測相比區(qū)別主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）反應(yīng)堆檢修期間各工種現(xiàn)場交叉作業(yè)（打磨、油漆、電焊、切割等），帶放射性的射線檢測由于其特殊性，安排夜間作業(yè)；（2）主管道余熱未排盡，表面溫度高達(dá)50℃左右，雙片藥膜熔化粘連在一起，導(dǎo)致膠片報廢重拍，經(jīng)多次試驗(yàn)后采用片間加紙的方式成功解決了此類問題；（3）采用塑料薄膜包裹暗袋，防止暗袋被管道和地面油污、粉塵中的放射性物質(zhì)污染；（4）檢測管線錯綜復(fù)雜，施工空間狹窄，給檢測設(shè)備、輸源管及控制導(dǎo)管布置帶來困難，每次送源之前都要仔細(xì)檢查輸源管和控制機(jī)構(gòu)的曲率是否滿足要求、高度是否合適及主機(jī)之間的連接是否牢固，確保出源和回源順暢；（5）反應(yīng)堆壓力容器頂蓋已經(jīng)打開，4臺主泵已經(jīng)拆開，導(dǎo)致現(xiàn)場環(huán)境劑量很大，經(jīng)測量有的部位達(dá)900μSv/h。除了有不可避免的外照射，還存在內(nèi)照射的風(fēng)險。

3 檢測前的準(zhǔn)備

（1）組織培訓(xùn)，查閱以往維修和改造資料，制定檢測焊縫編號規(guī)則，編制主要系統(tǒng)管段和焊縫編號草圖，初步擬定管段和焊縫編號清單。

（2）帶上管段和焊縫編號草圖、初步擬定的管段和焊縫編號清單深入現(xiàn)場與實(shí)際管道焊縫的規(guī)格、數(shù)量和位置相對照，用測厚儀驗(yàn)證管道壁厚，在焊縫編號清單上做好記錄。

（3）根據(jù)對照結(jié)果整理好焊縫布置圖和焊縫編號清單后再次進(jìn)入現(xiàn)場對焊縫進(jìn)行準(zhǔn)確編號，根據(jù)現(xiàn)場條件確定是否可達(dá)，確定每條可達(dá)焊縫的拍片張數(shù)，對主管道每條被檢焊縫進(jìn)行劃線、拍照，在焊縫編號清單上做好記錄。

（4）制定拍片清單，打印兩份，一份交現(xiàn)場檢測人員，做好檢測記錄（主要是檢測參數(shù)的記錄），一份用于整理和評定底片。

4 射線檢測工藝

4.1 總體原則

（1）焊縫射線檢測范圍包括：主管道系統(tǒng)、壓力安全系統(tǒng)、危急冷卻系統(tǒng)、安全注射系統(tǒng)、去污系統(tǒng)、凈化系統(tǒng)、換料充排水系統(tǒng)、補(bǔ)水系統(tǒng)和廢物處理系統(tǒng)的管道焊縫；儀表脈沖管焊縫；蒸汽發(fā)生器排污管焊縫。材料均為0Cr18Ni9Ti，要求做100%的射線檢測，標(biāo)記不可達(dá)的焊縫。

（2）檢測標(biāo)準(zhǔn)為JB/T4730.2-2005《承壓設(shè)備無損檢測 射線檢測》，檢測技術(shù)等級為AB級，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為GJB844.18-97《潛艇核動力裝置運(yùn)行安全規(guī)定 核動力裝置在役檢查規(guī)程》。

4.2 檢測設(shè)備及器材

主要包括以下7個方面。（1）X射線機(jī)相對于γ射線機(jī)來說比較笨重，而且X射線機(jī)需要1:1的休息冷卻時間，γ射線機(jī)則可以連續(xù)工作。因此選用γ射線機(jī)，不僅能提高效率，還能使有些用X射線機(jī)檢測時不可達(dá)的部位成為可達(dá)，擴(kuò)大了整個系統(tǒng)的檢測范圍（檢測設(shè)備見表1）。（2）膠片：AGFA D4，雙片。（3）增感屏：Pb前、后屏厚0.1mm。（4）像質(zhì)計：主管道和波動管使用普通像質(zhì)計，小徑管使用小徑管專用像質(zhì)計。（5）顯影液：HG-XY；定影液：HG-DY。（6）黑度計、觀片燈。（7）其他。

表1 檢測設(shè)備

4.3 透照方式

根據(jù)各系統(tǒng)不同管道規(guī)格采取不同的透照方式，主管道（Ф219×18mm）和管徑大于等于32mm的小徑管采用Ir-192檢測，808波動管（Ф108×8mm）和管徑小于32mm的小徑管采用Se-75檢測；主管道（Ф219×18mm）和808波動管（Ф108×8mm）對接焊縫采用雙壁單影，分段透照，每條焊縫分5次透照；外徑為Ф20～Ф83mm的其他系統(tǒng)管道對接焊縫，采用雙壁雙影，兩次透照，兩次間隔90°，橢圓形顯示間距3～10mm為宜，最大不超過15mm。偏心距在現(xiàn)場計算并記錄。外徑小于Ф20mm的管道對接焊縫采用雙壁雙影垂直透照，一次透照。

4.4 曝光時間的計算

用FC-III型Ir192、Co60、Se75曝光計算儀計算曝光時間。FC-III型曝光計算儀把計算曝光時間的數(shù)學(xué)公式內(nèi)存在儀器之中，使用時根據(jù)儀器的提問，向儀器輸入有關(guān)檢測參數(shù)，根據(jù)膠片黑度達(dá)到2.3時所需射線劑量E、射線源到膠片的實(shí)際距離F、透照厚度D、射線源已出廠天數(shù)T、放射源的初始活度居里數(shù)A，準(zhǔn)確迅速地計算出曝光時間，還可以用時、分、秒顯示。任何人計算都會得到同一結(jié)果，底片黑度能保持一致，保證底片質(zhì)量，提高檢測效率。

5 實(shí)施

5.1 焊縫編號規(guī)則

根據(jù)管道內(nèi)流體的方向，采用設(shè)備名稱+前后位置（A為前、B為后）+焊縫排序位置的方式來標(biāo)記焊縫。例如，反應(yīng)堆至Z01閥之間有4條焊縫，Z01閥至設(shè)備8021之間有5條焊縫，則從反應(yīng)堆出口開始9條焊縫的編號依次為Z01A1、Z01A2、Z01A3、Z01A4、Z01B1、Z01B2、Z01B3、Z01B4、Z01B5。設(shè)備具體代碼見表2。

表2 設(shè)備代碼

5.2 射線檢測步驟

射線檢測共分為8個主要步驟：確定檢測部位、記錄焊縫編號；確定透照參數(shù)；布片；曝光；曝光結(jié)束后收回放射源；底片暗室處理；底片評定記錄；編寫綜合性射線檢測報告。

當(dāng)出現(xiàn)檢測不合格片時，要根據(jù)實(shí)際情況分析原因后，重新進(jìn)行布片等檢測工序。

6 檢測結(jié)果的處理

6.1 檢測結(jié)果

共檢查了486條焊縫，拍片1655張，發(fā)現(xiàn)焊縫缺陷63處，主要有未焊透、未熔合、根部內(nèi)凹、密集氣孔、夾渣、夾鎢、咬邊、裂紋與腐蝕等缺陷類型，主要是建造時的原始缺陷和運(yùn)行時產(chǎn)生的內(nèi)表面腐蝕。

6.2 檢測結(jié)果的分析

組織業(yè)主、制造廠和檢測方三家單位召開了焊縫超標(biāo)缺陷研討會，經(jīng)討論確定：（1）為確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，確認(rèn)報告中的超標(biāo)缺陷是制造缺陷還是在運(yùn)行期間產(chǎn)生的缺陷，在分析探傷底片上超標(biāo)缺陷基礎(chǔ)上，對要求進(jìn)行處理的31處超標(biāo)缺陷中的15處進(jìn)行第二次拍片；（2）為核實(shí)這些超標(biāo)缺陷在建造、中修期間是否有記錄，決定由檢測方對建造和中修期間的檢測情況進(jìn)行調(diào)研。

6.3 復(fù)查

檢測方制訂好復(fù)查方案，經(jīng)業(yè)主批準(zhǔn)后，對15處超標(biāo)缺陷進(jìn)行了第二次拍片。根據(jù)第一次所拍底片，盡量使有超標(biāo)缺陷的部位處于射線束中心。兩次拍片結(jié)果相比較：除個別缺陷位置有所變化外（由透照方向改變或兩次布片位置差異引起），缺陷的性質(zhì)、尺寸和數(shù)量基本不變。

6.4 建造期間的檢測情況

對建造期間焊縫底片和檢測報告進(jìn)行了調(diào)研。制造廠對反應(yīng)堆壓力邊界全部管系焊縫進(jìn)行了100%檢查，共拍片1987張。抽查焊縫射線底片發(fā)現(xiàn)，少量焊縫底片有一些不超標(biāo)的夾渣、氣孔、夾鎢和內(nèi)凹。制造廠對壓力邊界10個管系焊縫進(jìn)行了抽檢，抽檢的焊縫均為合格。

6.5 結(jié)論

與以往檢測結(jié)果進(jìn)行對照后，經(jīng)討論決定在維持原來的處理結(jié)論的基礎(chǔ)上增加兩條建議：（1）如業(yè)主認(rèn)為有必要可請另外的第三方對超標(biāo)缺陷進(jìn)行復(fù)查；（2）對小口徑管超標(biāo)缺陷焊縫進(jìn)行取樣解剖檢查，以驗(yàn)證射線檢測結(jié)果的正確性和可靠性。

7 結(jié)語

本次檢測前后歷時半年，最終高質(zhì)量完成了檢測任務(wù)，為反應(yīng)堆的安全運(yùn)行提供了有力的技術(shù)支持，也獲得了業(yè)主方的高度評價，為以后承接此類檢測任務(wù)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

[1]強(qiáng)天鵬.射線檢測[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2006.

[2]國家發(fā)展和改革委員會.JB/T4730-2005承壓設(shè)備無損檢測[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005.

[3]國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會.GJB844.18-97潛艇核動力裝置運(yùn)行安全規(guī)定 核動力裝置在役檢查規(guī)程[M].北京：解放軍出版社，1997.

[4]李家偉.無損檢測手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[4]朱繼州.核反應(yīng)堆安全分析[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，2012.