壓水堆核電站役前檢查優化分析

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(中核國電漳州能源有限公司，福建 漳州 363300)

按照國家核安全法規要求，在核電站投入運行開始之前，核電站應對設備、管道進行役前檢查，以采集初始狀態下的檢測數據；役前檢查不僅可以保證設備的完整性，還可以作為運行階段在役檢查結果的比較依據。

核電站在保證核級設備安全的同時，也要兼顧核電建造的經濟性，希望盡量縮短建造工期，較少建造投資；因此，核電站在調試過程中需要合理安排役前檢查實施時機，盡量避免役前檢查影響調試主線工期，減小役前檢查實施及檢查出的缺陷修復給調試主線帶來的壓力。由于核電站建造習慣和核安全監管部門的保守監管，一般將核級設備役前檢查放在系統水壓試驗之后實施，這樣往往會給電站系統調試工期帶來壓力。為了緩解役前檢查給核電站調試帶來的壓力，可從法規規范、工程技術、工程實踐等方面進行分析，合理安排役前檢查實施時機。

本文主要以M310壓水堆核電機組為分析對象，對核電站役前檢查實施時機進行分析與討論。

1 法規范簡介

我國核電站役前檢查導則文件為HAD 103-07《核電廠在役檢查》，HAD 103-07只對核電站役前檢查工作提出原則性要求；而依據具體的核電站建造規范，核電站采用不同的役前檢查規范，用來指導核電站役前檢查的實施。根據我國核電的發展歷史，核電的發展主要依靠引進、吸收消化的發展戰略，我國主要的核電站建造規范大體可分為法國RCC系列和美國ASME系列，具體為法國核設備在役檢查規范RSEM和ASME Ⅺ卷來指導役前檢查實施，兩種規范對于分別對役前檢查的實施時機做出了規定。

RSEM規范規定：設備服役前進行的伴隨首次法定水壓試驗的完整性檢查叫首次完整性檢查被稱為役前檢查，役前檢查應至少包括全部在役檢查要求的各項檢驗。

ASME Ⅺ IWA-4000規定：由于修理或更換活動或安裝導致役前檢查受到影響時，在系統重新恢復使用前應進行役前檢查，在IWA-4540要求的壓力試驗之前或其后進行。

從以上RSEM與ASME規范可以看出，役前檢查規范并沒有對系統壓力試驗與役前檢查做出明確規定。

2 實施時機技術探討

核電站水壓試驗的目的是驗證系統設備的密封性和結構強度。系統水壓試驗作為壓力強度驗證的一種試驗方法和檢查技術，使用規定的試驗壓力來檢驗設備的設計強度。水壓試驗可以通過一些作用機理使設備性能得到改善，如釋放應力；但設備殘余應力與試驗壓力的疊加會導致材料的局部開裂，對于脆性材料也存在一定失穩斷裂的風險，也會促進材料疲勞，產生微裂紋，過高的水壓試驗壓力也會導致材料硬化或應變時效。ASME-Ⅲ卷核容器水壓試驗壓力為設計壓力的1.25倍，材料設計應力強度值為規定抗拉強度的1/3；RSEM中規定核電廠首次系統水壓試驗壓力為設計壓力的1.33倍。

通常情況下，核級設備在制造出廠前都要經過全面的無損探傷和經受一次水壓試驗。在制造階段的設備單體水壓試驗與核電站冷態功能試驗期間的系統水壓試驗相比，在水壓試驗壓力、保溫時間、保溫溫度上都可能存在差異，這些差異帶來調試期間設備結構完整性的不確定性。

對于M310機組，一回路主設備運行的設計壓力為17.2 MPa，運行壓力為15.5 MPa，一回路設備工廠水壓試驗與一回路主系統首次水壓試驗的壓力、溫度比較如表1。

表1 工廠水壓試驗與一回路系統水壓試驗比較表

通過對比可知，一回路設備的工廠水壓試驗大于系統水壓試驗壓力；一回路主系統首次水壓試驗溫度一般在60 ℃左右，設備工廠水壓試驗壓力可以達到系統水壓試驗的驗證目的。而對于設備現場安裝焊縫的結構強度由系統水壓試驗驗證，水壓試驗后需要對設備完整性進行檢查，對現場焊接接頭實施役前檢查。

通過以上分析，可以認為在工廠水壓試驗之后即可依據在役檢查大綱對役前檢查中的工廠焊接接頭實施前檢查，通過工廠水壓試驗和役前檢查無損檢驗實施能夠有效保證設備的結構完整性。

3 檢查優化方案

核電站首次裝料前必須完成較多的設備役前檢查項目，主要集中在一回路主設備。一回路主設備役前檢查被檢查對象分為兩大類，一類是設備出廠前已完成焊接的工廠焊縫，這類焊接接頭已經承受過工廠水壓試驗，這類工廠焊縫主要包括反應堆壓力容器筒體焊縫和接管焊縫、主管道連接焊縫、蒸汽發生器筒體焊縫和接管焊縫、穩壓器筒體焊縫和接管焊縫、反應堆冷卻劑輔助系統管道連接焊縫等，其中檢查實施時間最長的是反應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近一天時間；另一類是主設備與管道的連接焊縫，這類焊縫是在工程現場焊接，焊接完成后與一回路主系統同時打壓，這類焊縫包括主管道與反應堆壓力容器、蒸汽發生器、主泵、穩壓器波動管的連接焊縫等。

由于役前檢查規范對于役前檢查與水壓試驗之間的關系未做明確規定，核島主設備工廠水壓試驗壓力均高于調試期間的系統水壓試驗壓力，可以認為系統水壓試驗對于設備結構完整性影響不大，工廠焊接部分的役前檢查項目可以提前到系統水壓試驗之前進行。通過此檢驗時機的調整，可以緊前開展役前檢查，緩解調試壓力，縮短調試工期。

國內方家山核電站就役前檢查與水壓試驗之間關系做了有益的嘗試，方家山核電將M301同類電站水壓試驗后的部分役前檢查項目調整至水壓試驗之間實施，這部分項目為承受過工廠水壓試驗的役前檢查項目；對于未承受過工廠水壓試驗檢查項目和現場安裝的受檢焊縫，仍然安排在一回路系統水壓試驗之后進行。方家山核電站在系統水壓試驗后，對水壓試驗前的役前檢查結果進行驗證性檢驗，經過檢驗未發現檢查結果有異常。方家山核電站的此次調整得到國家核安全局的監管和監督，役前檢查工期得到大大縮短。

4 分析與討論

通過對核安全法規規范的透徹分析，從規范上理清役前檢查與系統水壓試驗之間關系，在役檢查規范未對役前檢查與系統水壓試驗的先后關系做明確說明；在工廠水壓試驗壓力高于一回路水壓試驗壓力的情況下，認為工廠水壓試驗已經保守地保證了設備結構的完整性；因此，對于工廠承受過水壓試驗的檢查項目，役前檢查可以調整至系統水壓試驗之前進行實施。方家山核電站役前檢查實施有效證明了將工廠焊縫放在系統水壓試驗之前實施是可以行的。

核電站役前檢查的實施可進一步往前延伸至工廠制造階段，為役前檢查的實施創造更為寬廣的時間窗口，需要進一步論證在工廠制造階段實施役前檢查的可行性，解決在工廠制造階段實施役前檢查需要解決核安全部門的現場實施監督、現場實施條件的具備、核級設備運輸過程的保養、現場焊接帶來系統結構應力變化的影響等問題。