淺談核電廠無損檢驗技術能力驗證發展和實施流程

王羽翀

【摘 要】介紹了國內無損檢驗技術能力驗證的發展現狀以及M310堆型核電廠和AP1000堆型核電廠無損檢驗技能力驗證思路以及具體實施流程，包括驗證方案的要求，驗證的基本流程、驗證項目和等效驗證的實施等。

【關鍵詞】發展；實施流程；無損檢驗；能力驗證

中圖分類號： TG441.7 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）15-0010-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.15.005

Development and Implementation of Qualification for Nuclear Power Plants Non-destructive Testing

WANG Yu-chong

（CNC Wuhan Nuclear Power Operation Technology Co.，Ltd.，Wuhan 430223，China）

【Abstract】Introduces the current development of for domestic non-destructive inspection technical and qualification thinking for M310 and AP1000 nuclear power plants.Regulate the qualification implementation，including the requirement of the qualification scheme，the basic flow of the qualification and the implementation of the qualification item and equivalent qualification.

【Key words】Development；Implementation；Non-destructive testing；Qualification

0 前言

核電廠在役檢查主要依據相應的檢查法規、規范和標準，對其部件設備和部件進行無損檢測，找出設備部件存在的缺陷，根據驗收標準對缺陷進行判定和分析評定，確定是否對設備部件進行更換修理，從而保證核電站的安全運行。

在役檢查無損檢驗技術能力驗證是指采用所必要的驗證方法（如技術論證和實操考試）對核承壓設備在役檢查用的無損檢驗技術（包括檢驗設備、程序和人員）在實際的檢驗條件下具備的性能進行確認，以證明其能滿足實際檢驗條件下的技術規范要求。

無損檢驗技術能力驗證是一套涉及人員、設備、程序的完整體系，已被國外核電主要國家如美、法、英等國廣泛采用。實踐證明其可以有效地驗證核電無損檢驗技術的可靠性，不僅推動了檢驗技術的發展，更提高了諸如反應堆壓力容器、管道等關鍵設備在役檢查的可靠性，特別是缺陷檢出率、缺陷尺寸測量的精度和準確度，有力保證了核設備的安全。目前，較為成熟的應用于核電站在役檢查無損檢驗技術能力驗證的方法主要有以美國ASME規范第Ⅺ卷附錄Ⅷ驗證要求為基準的PDI（Performance Demonstration Initiative）能力驗證方法和歐洲各國核電站運營商聯合成立的“歐洲無損檢驗和能力驗證聯盟（ENIQ）”發布的能力驗證方法（以下簡稱ENIQ能力驗證方法）。

1 國內在役檢查無損檢驗技術能力驗證的發展

目前國內在建和運行核電站的在役檢查主要參照ASME規范或RSE-M規范執行。在新版的ASME、RSE-M規范中均提出了無損檢驗技術能力驗證的要求。ASME規范第Ⅺ卷和RSE-M規范已分別于1989年和1997年開始提出在役檢查無損檢驗技術能力驗證要求。國內能力驗證監管機構也明確要求核電站在役檢查無損檢驗技術必須進行能力驗證。

2009年中核武漢核電運行技術股份有限公司（CNPO）率先在秦山第二核電廠3、4號機組實施了在役檢查無損檢驗技術能力驗證。其驗證的主要方法為ENIQ，由于當時國內并無專門的驗證機構，因此其特殊驗證項目在英國IVC驗證中心實施，該特殊驗證的主要對象為反應堆壓力容器筒體環焊縫（含堆焊層）、筒體與接管連接焊縫、安全端焊縫（含異種和同種），主采用技術評價和操作考試（明測或盲測）相結合，對檢驗程序和設備的鑒定采用明測，對人員及系統鑒定采用盲測。其余在役檢查項目采取常規驗證的方式，由國內能力驗證監管機構業內專家對相應的檢驗程序進行審查。

此次驗證是國內具有在役檢查資質的單位第一次實施的能力驗證，基于秦山第二核電廠3、4號機組在役檢測無損檢驗能力驗證的寶貴經驗，同時為了更好的開展國內核電廠在役檢查能力驗證工作，國家核安全局委托華北核與輻射監督站為國內唯一的能力驗證機構，其職責為負責國內核電廠的在役檢查無損檢驗技術能力驗證實施。目前該機構已主導完成了國內M310堆型核電廠和AP1000堆型核電廠的役前和在役檢查能力驗證工作，正在主導進行華龍1號堆型和WWER堆型核電廠的能力驗證工作。

2 國內在役檢查無損檢驗技術能力驗證思路

2.1 M310堆型核電廠驗證思路

M310堆型是國內目前在建和運行的主流機組，其在役檢查執行規范為RSE-M規范，而RSE-M規范能力驗證要求和ENIQ能力驗證的方法在思路和內容上基本一致，且在歐洲各國有很好的實踐經驗，因此針對M310堆型核電廠的能力驗證思路采用了ENIQ能力驗證的方法。根據被檢部件對安全的影響程度及核電廠的運行經驗反饋情況，一般將核電廠在役檢查無損檢驗技術能力驗證分為特殊、綜合、常規、不需驗證等類型，驗證分類選取原則如下：

1）特殊驗證項目的選取原則為缺陷在該設備上重復出現，缺陷對該設備的核安全狀況造成影響，缺陷的損傷機理已經確定，主要考慮核安全一級主設備。

2）綜合驗證項目應用于在相似設備的部分部件或區域，認為這些設備可能出現缺陷（基于概率分析或國內外運行經驗反饋），其缺陷可能影響裝置的安全。而且檢驗技術比較復雜，影響因素比較多。

3）常規驗證項目是為了確保對裝置安全有重要影響的設備的完整性，從縱深防御的角度出發，即使沒有設計或運行數據證明會出現對裝置安全性或完整性有害的缺陷，也會認為有必要檢查這些設備的某些區域。

4）不需驗證項目的驗證是特殊驗證項目、綜合驗證項目和常規驗證項目之外的設備上進行的預防性維護措施。如果檢驗方法與制造時相同，檢驗閾值和靈敏度水平的設置至少應與制造期間相當。如果檢驗方法與制造時不同，所采用的檢驗技術的靈敏度水平至少相當于該級別設備的要求。

驗證分類的選取流程詳見圖1。

2.2 AP1000堆型核電廠驗證思路

AP1000堆型采用美國西屋第三代核電機型，其在役檢查參照規范為ASME規范Ⅺ卷1998版及其增補。鑒于國內尚無執行ASME規范堆型核電廠能力驗證的實施經驗，以及考慮ENIQ能力驗證方法的廣泛適用性，對于AP1000堆型能力驗證主要參照ENIQ能力驗證方法實施，但對于特殊驗證項目，選取ASME規范第Ⅺ卷附錄Ⅷ（1998版）中適用AP1000機組需求的能力驗證項目且檢查技術難度較高的在役檢查項目作為特殊驗證項目，其余在役檢查項目參考ENIQ的能力驗證方法要求分為不需驗證項目、常規驗證項目和綜合驗證項目三類[1]。

綜上所述，目前國內核電廠在役檢查無損檢驗技術能力驗證的主要驗證思路是總體采用了ENIQ的驗證方式，同時結合不同法規、規范和標準的要求，針對具體驗證項目提出相應的驗證要求。

3 國內在役檢查無損檢驗技術能力驗證的實施

國內核電廠在役檢查能力驗證活動通常一次性實施，根據能力驗證工作量和核電廠設備安裝或役前檢查進度，也可采取分批實施的方式。受檢部件的役前及在役檢驗工作需在該項目能力驗證工作完成并獲得國家核安全局批準后方可進行。

3.1 在役檢查無損檢驗技術能力驗證方案

在役檢查無損檢驗技術能力驗證方案是能力驗證工作開展的前提，后續具體實施無損檢驗技術能力驗證的指導文件。能力驗證方案至少包含以下內容：

1）能力驗證實施的方法及流程

2）驗證項目及分類

3）盲測考核驗收準則

4）驗證實施計劃

3.2 能力驗證基本流程

1）核電廠營運單位負責向國家核安全局提出能力驗證申請，國家核安全局組織無損檢驗能力驗證機構對方案開展審查。

2）在完成檢驗技術規范書、檢驗程序、功能測試報告和明測報告等文件后，由檢驗單位向驗證機構提出驗證申請，驗證機構根據驗證方案規定的驗證方法及驗證計劃對能力驗證項目實施驗證。

3）無損檢驗能力驗證機構將能力驗證審查意見（包括檢驗項目、程序和人員名單）提交國家核安全局。國家核安全局向在役檢查承包商發布能力驗證結果，并抄送無損檢驗能力驗證機構、地區監督站以及核電廠營運單位。

簡明的能力驗證實施流程見圖2。

3.3 能力驗證項目的實施

3.3.1 特殊驗證項目的實施

特殊驗證需審查技術規格書、檢驗程序、設備功能測試大綱及功能測試報告、技術論證報告、無損檢驗結果報告等，進行設備功能測試、明測測試和盲測測試。

1）技術規格書

審查技術規格書的相關要求是否滿足標準規范、在役檢查大綱和能力驗證方案的要求。

2）檢驗程序

審查檢驗程序的相關技術參數是否滿足技術規格書、標準規范、在役檢查大綱和能力驗證方案的要求。重點關注程序中關于重要變素和關鍵參數的內容。

3）設備功能測試文件及功能測試報告

審查設備功能測試文件內容和結果是否滿足技術規格書和檢驗程序的要求。

4）技術論證報告和無損檢驗結果報告

審查技術論證報告的論據是否充分、結論是否正確、合理，檢驗程序是否與技術論證報告一致，檢驗結果是否合理、有效和可重復。

5）設備功能測試

主要測試檢驗設備的分辨率、定位精度、可達性、數據采集和存儲性能、綜合性能等內容，是否滿足檢驗程序的要求。

原則上設備功能測試應在相應的模擬體上進行檢驗系統的功能測試。但如果相同型號的檢驗設備已完成過類似的功能測試，那么可不再進行現場測試。檢驗系統功能測試的模擬體可采用1：1的模擬體或結構尺寸相似的模擬體。

6）明測測試

明測測試一般為在役檢查承包商根據已驗證的程序和設備在已知缺陷的試件上進行檢驗，并出根據檢驗結果出具相應的明測測試報告。

明測過程中主要關注選取的測試缺陷的數量、分布和性質是否能夠證明檢驗技術滿足檢驗規范、技術規格書和檢驗程序的要求，超過記錄標準的缺陷是否能夠檢出并準確地定量，檢驗報告是否滿足要求等。

7）盲測測試

盲測測試主要分為數據采集人員測試和數據分析（評片）人員測試，具體測試方式如下：

數據采集人員測試

數據采集人員按照驗證機構的要求，使用經批準的檢驗程序，依據檢驗程序的要求，對儀器、線纜進行測試，選取合適的探頭進行靈敏度標定，設置合適的采集參數，在明測試件上對于驗證機構指定的區域進行數據采集，驗證機構對于數據采集過程的正確性進行評判。

數據分析人員測試

數據分析（評片）人員按照驗證機構的要求，使用經批準的檢驗程序，對驗證機構指定的數據進行分析，并填寫檢驗結果報告，驗證機構對于檢驗結果的正確性進行評判。

盲測試件

盲測試件應能代表被檢部件的尺寸和幾何結構，包含典型的掃查約束條件（如單邊可達結構）。對于試件材料（含焊縫），一般要求盲測試件的尺寸、結構、材料、焊接工藝等與被檢部件基本相同。

對于盲測試件缺陷的制作，由驗證機構組織設計，由有資質的制造廠具體制作。

明測試件

明測試件的制作要求與盲測試塊基本一致，但對于明測試塊的缺陷設計由役檢查承包商組織設計，必要時也可采用孔、槽等標準反射體進行缺陷模擬。

3.3.2 綜合驗證項目的實施

綜合驗證需審查技術規格書、檢驗程序、設備功能測試大綱及功能測試報告、技術論證報告、無損檢驗結果報告等，進行設備功能測試、明測測試，具體驗證方式與特殊驗證項目相關內容要求一致。

3.3.3 常規驗證項目的實施

常規驗證需審查技術規格書、檢驗程序，具體驗證方式與特殊驗證項目相關內容要求一致。

3.3.4 不需驗證的實施

不需驗證項目由核電廠運營單位提出技術要求，檢驗單位編制檢驗程序，核電廠運營單位對檢驗程序進行審查。

3.4 等效驗證的實施

當申請驗證的項目與已通過驗證項目使用的無損檢驗技術相同，檢驗技術中重要變素、被檢驗部件的關鍵參數，技術規格書要求基本相同或相近時，在役檢查承包商可以提出等效驗證的申請。

檢驗技術中重要變素是指檢驗技術中的相關參數變化可能對檢驗活動及檢驗結果產生影響的要素，例如超聲探頭晶片尺寸、頻率、射線檢驗幾何不清晰度等。

被檢部件的關鍵參數主要包括焊縫坡口形式、焊接工藝、材質、規格等。

當申請等效驗證時，在役檢查承包商需提交對比分析報告，對比分析報告需對技術規范和技術規格書要求、被檢部件信息和檢驗技術中的各要素一一進行對比分析，以論證檢驗技術中重要變素、被檢驗部件的關鍵參數未發生改變。當申請的驗證項目和已通過的驗證項目的被檢部件和檢驗技術均完全一致時，可直接等效。

當檢驗技術中重要變素、被檢驗部件的關鍵參數發生變化時，在役檢查承包商需編制技術論證報告。技術論證報告需詳細論證有差異的部分是否影響檢驗結果，是否可達到原檢驗程序的檢驗目的，對檢驗結果是否會產生影響，若無影響時可直接實施等效驗證，否則不能實施等效驗證。

當檢驗設備發生變化時（包括數據分析軟件的升版），在役檢查承包商還需提交新增加設備的設備功能測試報告，以證明新增加設備的功能不低于原驗證項目中的設備功能，否則，需向驗證機構申請新增測試設備測試驗證。

4 結束語

國內已初步建立了核電廠在役檢查無損檢驗技術能力驗證體系，其驗證方式及驗證流程主要遵照歐洲ENIQ的驗證體系要求執行，在遵循統一驗證流程和規則的前提下，根據不同電廠機組類型和適用標準的不同，分別制定符合相關電廠要求的驗證方案來實施驗證。

目前國內已具備較為豐富的能力驗證實施經驗，但在驗證實施過程中更多的是參考國外的驗證經驗及規范標準，尤其是針對國外無驗證實施經驗的堆型或者在役檢查執行規范無驗證要求的堆型驗證實施困難較大，建議盡快建立國內相應的無損檢驗技術能力驗證標準體系，以進一步規范并完善核電站在役檢查無損檢驗技術能力驗證活動。

【參考文獻】

[1]官益豪.三門核電AP1000機組無損檢驗技術能力驗證實踐探討及分析《無損檢測》2014年第05期.

[2]聶勇.核電廠在役檢查技術驗證的現狀分析《國內核學會2007年學術年會論文摘要集》2007年.

[3]RES-M 1997 壓水堆核島機械部件在役檢查導則.

[4]ASME 1998 XI卷核電廠部件在役檢查規則.