192Ir放射源在核電廠在役檢查中的應用

李海濤 薛翔 丁光振

【摘 要】依據法國壓水堆核電廠設計建造規范RCCM和在役檢查規范RSEM，昌江I期核電廠1號機組完成第一次全面在役檢查。從檢測部件規格、焊縫的位置、放射源位置的確定、幾何不清晰度的計算和透照方式等方面介紹了192Ir放射源射線檢測在本次一回路系統和部件在役檢查中的應用，為以后核電廠在役檢查工作提供參考。

【關鍵詞】192Ir；γ射線檢測；核電廠；在役檢查

中圖分類號： TM623 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）08-0148-002

The Application of 192Ir Ray Radiation Source in Nuclear Power Plant In-service Inspection

LI Hai-tao XUE Xiang DING Guang-zhen

（Hainan Nuclear Power Corporation，Changjiang 572700，China）

【Abstract】According to French PWR nuclear power plant design and construction specification RCCM and in-service inspection specification RSEM， No. 1 Changjiang nuclear power plant I unit has completed the first comprehensive in-service inspection. The application of 192Ir ray radiation source being described in the loop detection systems and components in service inspection from the detection component specifications， weld location， radiation source location and geometric unsharpness calculation and arrangement， which provides reference for in-service inspection of nuclear power plant work.

【Key words】192Ir；γ-Ray detection；Nuclear power plant；In-service inspection

0 引言

根據國家核安全法規HAF0302《核電廠在役檢查》的要求，在核電廠運行壽期內，須利用無損檢測技術有計劃地、系統地對一些機械承壓系統和部件進行檢查，跟蹤已存在的缺陷，檢測新產生的缺陷，并對其分析與評價，以保證到下一次檢查前該缺陷不會使系統和部件的功能失效并一回路壓力邊界的完整性，保證核電廠安全經濟運行，防止放射性物質泄露。此過程進行的這些檢驗稱為“在役檢查”。

對核電廠而言，最大的損失莫過于生產計劃外的被迫停機，在役檢查是核電廠安全重要物項監督的重要組成部分，它包括射線檢測、超聲檢測、目視檢測、磁粉檢測、渦流檢測等。射線檢測是利用射線可穿透物質并因吸收和散射使其強度衰減的規律來發現缺陷的一種檢測方法。射線檢測是常用的體積缺陷檢測方法，特別是對于應用奧氏體不銹鋼材料等而超聲波檢查技術的靈敏度和信噪比難以達到程序要求的場合，在電站中應用比較廣泛。下文介紹了以192Ir作放射源的射線檢測技術在核電廠在役檢查中幾種常見的應用。

1 192Ir放射源的介紹

192Ir是人工放射性同位素，半衰期為74.2天[2]。GB/T 4730.2-2005 規定A級和AB級射線檢測技術的192Ir放射源的透照厚度范圍是20mm-100mm之間，B級射線檢測技術的192Ir放射源的透照厚度范圍是20mm-90mm之間。核電廠銥源檢測一般采用AB級檢測技術。

2 192Ir源在核電廠在役檢查中的應用

放射源銥-192在核電廠第一次全面在役檢查的應用主要為：反應堆壓力容器進/出口接管焊縫、反應堆壓力容器安注接管焊縫、蒸汽發生器一次側進/出口安全端與主管道連接焊縫、穩壓器波動管接管與安全端焊縫、穩壓器安全端與上封頭接管管座之間的焊縫、反應堆冷卻劑系統輔助管道使用因子比較高的焊縫、化學容積控制系統接管熱套管焊縫。

2.1 192Ir源在反應堆壓力容器焊縫檢測中的應用

反應堆壓力容器焊縫檢測在水位在14.7米期間進行。

2.1.1 檢測部件焊縫位置、材料及管道規格

反應堆壓力容器利用192Ir源做射線檢測的焊縫共有12條，分別是：反應堆壓力容器進、出水接管與安全端焊縫各2條，標識是A1/A2/A3/A4，材料是16MND5/Z2CND18-12N，進水接管規格，內徑×壁厚（mm）Φ698.5×90，出水接管規格，內徑×壁厚（mm）Φ736.6×92，反應堆壓力容器進、出水安全端與進水主管道連接焊縫各2條，標識是B1/B2/B3/B4，材料是Z2CND18-12N/Z3CN20-09M，進水接管規格，內徑×壁厚（mm）Φ698.5×77，出水接管規格，內徑×壁厚（mm）Φ736.6×81；反應堆壓力容器安注接管與安全端焊縫2條，標識是C1/C2，材料是16MND5/Z2CND18-12N，規格，內徑×壁厚（mm）Φ222.2×25.4，反應堆壓力容器安注接管安全端與安注管道連接焊縫2條，標識是D1/D2，材料是Z2CND18-12N/Z3CN20-09M，規格，內徑×壁厚（mm）Φ222.2×25.4。

2.1.2 透照方式和放射源規格

反應堆壓力容器12條焊縫均采用環縫內透方法，其中進、出水接管與安全端焊縫與進、出水安全端與進水主管道連接焊縫所用的192Ir源的焦點尺寸是Φ3×3（mm） ，安注接管安全端與安注管道連接焊縫所用的 192Ir源的焦點尺寸是Φ2×2（mm）。

2.1.3 焦距的計算和放射源位置確定

幾何不清晰度是指由于X射線管焦點或γ射線源有一定尺寸，在透照工件時，使工件表面輪廓或工件中的缺陷在底片上的影像邊緣所產生的一定寬度的半影，常用Ug表示，Ug數值計算公式如下。其中，df指放射源的高度尺寸，b指缺陷至膠片的距離，F指放射源至膠片的距離。

依據RCC-M規范，Ug≤Ugmax，當缺陷在靠近放射源側的工件表面時取得。所以，透照焦距F=df×b∕Ug+b，F≥Fmin，存在最小值，當Ug=Ugmax時取得。根據規范要求，進、出水接管與安全端焊縫與進、出水安全端與進水主管道連接焊縫的幾何不清晰度不超過0.8mm，安注接管安全端與安注管道連接焊縫的幾何不清晰度不超過0.6mm，根據透照焦距的推導公式，計算可知，進、出水接管與安全端焊縫與進、出水安全端與進水主管道連接焊縫最小透照焦距分別為427.50mm、437.00 mm、365.75 mm、384.75 mm；安注接管安全端與安注管道連接焊縫最小透照焦距均為110.07 mm。

焊縫采用周向曝光方法，放射源位置如下圖所示。

2.2 192Ir源在蒸汽發生器焊縫檢測中的應用

蒸汽發生器的焊縫射線檢測在水位標高8.55米低低水位期間進行。低低水位即水位的標高8.55m，一回路反應堆冷卻劑系統和余熱排出系統的水全部排空，這時可進行低低水位閥門的檢修和余熱排出系統的檢修。

2.2.1 檢測部件材料、規格與焊縫位置

每臺蒸汽發生器利用192Ir源做射線檢測的焊縫共有2條，分別是：蒸汽發生器一次側進、出水接管安全端與主管道連接焊縫，標識是E1/E2。材料是Z2CND18-12N/Z3CN20-09M不銹鋼，規格，外徑×壁厚（mm）Φ979×97.5。

2.2.2 透照方式和放射源規格

每臺蒸汽發生器2條焊縫均采用環縫內透方法，其中蒸汽發生器一次側進、出水接管安全端與主管道連接焊縫所用的192Ir源的焦點尺寸是Φ3×2（mm）。

2.2.3 焦距的計算和放射源位置確定

根據規范要求，蒸汽發生器一次側進、出水接管安全端與主管道連接焊縫的幾何不清晰度不超過0.80mm，根據透照焦距的推導公式，計算可知，蒸汽發生器一次側進、出水接管安全端與主管道連接焊縫最小透照焦距為341.25mm。

2.3 192Ir源在穩壓器焊縫檢測中的應用

穩壓器的焊縫射線檢測在水位標高8.55米低低水位期間進行。

2.3.1 檢測部件材料、規格與焊縫位置

穩壓器利用192Ir源做射線檢測的焊縫共有6條，分別是：噴霧接管嘴安全端與噴霧接管管座之間的焊縫1條，標識是F1，材料是16MND5/Z2CND18-12N鋼材，規格，外徑×（接管壁厚+套管壁厚）（mm）Φ152×（24+4）；閥門接管嘴安全端與上封頭閥門接管管座之間的焊縫4條，標識是F2-F5，材料是16MND5/Z2CND18-12N鋼材，規格，外徑×壁厚（mm）Φ190×30；波動管接管嘴安全端與波動管接管嘴管座之間的焊縫1條，標識是F6，材料是16MND5/Z2CND18-12N鋼材，規格，外徑×（接管壁厚+套管壁厚）（mm）Φ381×（38+4）。

2.3.2 透照方式和放射源規格

穩壓器6條焊縫均采用雙壁單影偏離焊縫中心透照方法，其中噴霧接管嘴安全端與噴霧接管管座之間的1條焊縫和閥門接管嘴安全端與上封頭閥門接管管座之間的4條焊縫共5條所用的192Ir源的焦點尺寸是Φ2×2（mm），波動管接管嘴安全端與波動管接管嘴管座之間的1條焊縫所用的192Ir源的焦點尺寸是Φ3×3（mm）。

2.3.3 焦距的計算和放射源位置確定

根據規范要求，噴霧接管嘴安全端與噴霧接管管座之間的1條焊縫、閥門接管嘴安全端與上封頭閥門接管管座之間的4條焊縫和波動管接管嘴安全端與波動管接管嘴管座之間的1條焊縫的幾何不清晰度不超過0.30mm，根據透照焦距的推導公式，計算可知，噴霧接管嘴安全端與噴霧接管管座之間的焊縫最小透照焦距為184mm、閥門接管嘴安全端與上封頭閥門接管管座之間的焊縫最小透照焦距為230mm、波動管接管嘴安全端與波動管接管嘴管座之間的焊縫最小透照焦距為418mm。

2.4 192Ir源在反應堆冷卻劑系統輔助管道焊縫檢測中的應用

反應堆冷卻劑系統輔助管道的焊縫射線檢測在水位標高8.55米低低水位期間進行。101大修抽取5條管道焊縫進行射線檢驗。

2.4.1 檢測部件材料、規格與焊縫位置

利用192Ir源做抽檢的射線檢測的焊縫共有5條，分別為：材料均為Z2CND18-12鋼材，規格，外徑×壁厚 （mm）Φ273×25.4，2條；外徑×壁厚 （mm）Φ89×11.13，1條；外徑×壁厚 （mm）Φ168.3×18.26，2條。

2.4.2 透照方式和放射源規格

5條焊縫均采用雙壁透照方法，共5條所用的 192Ir源的焦點尺寸是Φ2×2（mm），透照方式如下圖所示。

2.4.3 焦距的計算和放射源位置確定

根據規范要求， 4條核輔助系統管道焊縫的幾何不清晰度不超過0.30mm，根據透照焦距的推導公式，計算可知，外徑×壁厚 （mm）Φ273×25.4管道的焊縫最小透照焦距為196mm，外徑×壁厚 （mm）Φ89×11.13管道的焊縫最小透照焦距為86mm，外徑×壁厚 （mm）Φ168.3×18.26管道的焊縫最小透照焦距為141mm。

3 總結

本文以反應堆壓力容器、蒸汽發生器、穩壓器及核輔助系統焊縫的射線檢測為例，從被檢測焊縫對應的位置、焊縫兩側的管道材料與尺寸、所用放射源尺寸與位置介紹了192Ir放射源在核電廠中的應用。以海南昌江核電1號機組第一次全面在役檢查順利完成的實際工作為基礎，為后續192Ir放射源在核電廠中的應用提供參考。

【參考文獻】

[1]強天鵬.JB/T 4730.1～4730.6-2005《承壓設備無損檢測》學習指南[S]，北京：新華出版社，2005.

[2]汲長松.核輻射探測器及其實驗技術手冊[M].[第2版]. 北京：原子能出版社，2007：67.