三門核電一號機組中間量程探測器更換注意事項與改進探討

唐新星

（三門核電有限公司，浙江 三門 317100）

0 引言

壓水堆核電站在啟動、正常功率運行和停堆期間，必須對反應堆功率等參數進行連續(xù)不斷地測量。有多種方式能夠測量或表征核功率，但堆外核測系統NIS 是直接測量核功率并用于電廠安全的唯一途徑[1]。堆外中子探測器需要監(jiān)測反應堆從完全停堆狀態(tài)到滿功率甚至超功率的功率水平，范圍多達10 個數量級。單一探測器無法在測量如此大范圍的同時滿足精度需要，因此需要把整個監(jiān)測范圍分為多個量程，每個量程采用一種探測器進行監(jiān)測。一般分為3 個量程，即源量程SR、中間量程IR、功率量程PR。中間量程探測器主要工作在啟堆和停堆期間，監(jiān)測范圍在源量程和功率量程之間，并且與兩個量程均有重疊，以保證量程的正常切換[2]。

三門核電一號機組小修啟堆并且升功率為100%后，A序列中間量程（IR）讀數持續(xù)降低，通過對A 序列IR 通道及探測器進行診斷，判斷IR 探測器及電纜性能下降，屬于設備問題。探測器設備最終解決方案需在卸料窗口更換IR探測器及電纜接頭。

探測器安裝地點房間輻射劑量較大、空間狹窄，安裝難度較大。考慮到探測器更換的工作主要風險為輻射風險，為盡可能避免人員照射劑量，提高更換人員在技能以及改進方法顯得尤為重要。本文根據堆外探測器的自身特點，結合三門一號機組A 序列中間量程探測器的經驗，闡述了探測器的更換中的注意事項及后續(xù)工作的改進，為后續(xù)同類設備更換提供經驗借鑒。

1 探測器更換經驗反饋

三門核電針對中間量程探測器的更換編制更換程序，完整覆蓋探測器更換的整個流程，主要包括探測器組件及電纜的拆裝和安裝，探測器接頭的拆除和復裝/制作以及探頭安裝期間的電氣試驗[2]。但對于更換準備以及過程中遇到的問題，國內外尚無經驗可循，本文主要從以下幾個方面進行闡述除程序規(guī)定之外的注意事項及改進。

1.1 人員技能

中間量程探測器采用從下往上、分段安裝的方式進行安裝。探測器自帶一體化電纜，長度約17m。為在大修中節(jié)約時間，提高人員的工作熟練度，通過探測器更換工作程序理論培訓，并根據探頭所在房間布局以及探測器井高度要求，搭建模擬體對探測器更換人員進行培訓。實際演練中，根據探測器拆裝兩個環(huán)節(jié)主要步驟，安排16 人，分4 個小組執(zhí)行，4 個小組按照程序步驟分工，演練過程評估每個小組工作所需的時間，確保大修時更換工作的安全可控。通過模擬體反復演練，將輻射控制區(qū)總工作時間從5h縮短為1.5h，一次成功，實際集體劑量為2.6msv，遠低于預估劑量18msv。

1.2 工器具、耗材、備件準備

根據廠家技術手冊，設備安裝所需的耗材繁多，對于潤滑脂、助焊劑、玻璃纖維膠帶、焊絲等易過期，存在過期風險的耗材，需提前預知開工日期，并確認在開工期間，耗材在有效期范圍內[3]。

對于工器具，部分探頭安裝專用工器具，工器具貼有校準日期；工作開展前期，需確保工器具在有效期范圍內，確認工器具可用。部分扳手頭需要根據需求進行適應性機加工改造，確保使用過程中方便、高效。

對于備件，探測器備件在使用前，需提前對備件進行測試，確保儲存的備件滿足電氣試驗要求。

1.3 探測器更換

探測器拆裝涉及輻射劑量較高，需提前確認足夠數量的鉛衣，確保人員照射劑量合理可行盡量低。

工作過程中，涉及的工器具繁多，在工作前做好工具箱歸類工作，工器具使用存儲箱蓋板保護到位，避免工作結束后因沾污無法帶出，特別是核測專用工器具。

在舊探頭電纜抽出前，需提前將有足夠長度的電纜延長牽引繩預置于電纜導管中，用于后續(xù)新探頭安裝時，牽引繩及探頭電纜接頭連接。舊的第一節(jié)探測器組件劑量較高，拆下后使用鉛皮包裹后，搬運至特制的鉛屏蔽容器中。舊探頭轉運時，按照核材料的運輸要求嚴格保護，提前做好相關預案。

在新探頭第一節(jié)組件彎曲送入探測器井前，確保探測器電纜與探測器內壁井保持充分的距離，避免玻璃纖維膠帶及電纜與探測器井之間的摩擦導致探測器電氣絕緣不符合要求，探測器功能受影響。考慮到彎曲可能導致玻璃纖維膠帶受損，因此在安裝前將自帶電纜與探測器井銳邊接觸的地方預先纏幾層膠帶，避免彎曲時原電纜外部的膠帶有損傷從而導致絕緣性能下降。三門核電一號機組在探測器電纜與探測器井之間由于電纜彎曲不夠完善導致無法進入探測器井，后經處理后順利完成安裝。

探測器組件根部為易受損區(qū)域，由于電纜材質較硬，根部電纜與組件連接區(qū)域易損壞，新探頭搬運過程中要確保探測器組件根部電纜不受力，電纜盤開移動過程中確保電纜懸空無摩擦，保護電纜外層玻璃纖維套管完好，且始終保持探測器電纜滿足彎曲半徑要求。特別是第一節(jié)組件放入安裝小車前，確保安裝小車底座已處于一定高度，確保FC 組件根部電纜與地面之間的角度滿足彎曲半徑要求。

2 探測器電纜接頭制作經驗反饋

探測器電纜接頭對工藝要求十分嚴格，為此，工作人員使用多余備件，對制作接頭的整個過程進行多次的接頭制作演練，在每個步驟都設置監(jiān)護人進行確認，并獲得確認后繼續(xù)執(zhí)行下一步，確保在現場工作時的接頭制作質量可靠。對于接頭的制作，后續(xù)若有探測器更換，可根據實際情況考慮復用原接頭。

在探測器接頭制作過程中，為避免雜質進入接頭內部影響探測器性能，接頭制作前，使用無絨布及酒精將要進行接頭制作的電纜長達1m 左右的長度進行清潔，確保電纜外層無異物和粉塵帶入接頭制作的過程中。接頭制作過程中，確保每一步驟、每一個根據都經過酒精清潔，無異物帶入電纜接頭。

接頭制作由于電烙鐵溫度高達300℃，在焊接結束后發(fā)現內絕緣層破損。經分析，導致絕緣層破損的原因有以下幾個：焊接溫度過高導致絕緣層軟化；木簽插入太緊導致絕緣層破損；焊接過程中注入焊劑過少，導致接頭局部過熱引起絕緣層破損；焊接時間過長導致過度加熱。后續(xù)接頭焊接過程應充分考慮電烙鐵溫度均衡可控，木簽松緊適度，并注入適量的焊劑，并盡量減少焊接時間，在焊接完成后，盡量不要左右搖晃電纜，避免絕緣層與金屬導管接觸。

接頭制作最可能出現的失誤即在焊接部分，目前試驗程序是先進行接頭制作，壓接，最后才進行焊接。而最后的焊接如果出現錯誤，可能導致之前所有的步驟失效重做，因此后續(xù)可根據經驗先進行焊接工序，保留足夠長度的電纜用于電纜接頭制作，以防錯誤后浪費接頭制作的工時及材料。

接頭制作完成后，由于環(huán)境濕度以及制作過程中保留的水汽，可能導致電氣試驗結果不滿足要求。接頭制作完成后，出現了絕緣不達標的情況，經多次熱風槍干燥后，最終試驗結果滿足要求。為確保接頭內部干燥，在接頭制作后，對接電纜前，使用熱風槍對接頭進行干燥處理。熱風槍進行干燥后，不打力矩，放置半小時左右，再次測量絕緣，確認絕緣無下降后，再打力矩對接頭進行密封。

3 后續(xù)探測器備件采購及儲存建議

三門一號機組A 序列中間量程探測器出現的問題，在同類型電廠中也出現了相關案例，故障方式類似，初步判斷為設備本身設計問題。因此，在后續(xù)采購中，根據本次故障的經驗反饋，在采購要求中可對該類故障進行額外要求，要求廠家對探測器進行升級改造，避免后續(xù)采購備件出現同類故障。

對于已采購的探測器，由于探測器存儲以及電纜彎曲半徑有一定的要求，在設備轉運或存儲過程中應嚴格按照廠家技術規(guī)范要求，特別是探測器電纜存儲，使用廠家原裝存儲箱進行存儲最佳，避免更換存儲箱而導致電纜受損。

4 結束語

中間量程探測器故障問題更換，可能在后續(xù)該類機組中發(fā)生較為常見，本文通過對三門一號機組的更換中出現的問題及良好實踐進行了總結，并結合該類探測器出現的問題，對后續(xù)探測器備件及備件儲存給出了建議，對后續(xù)其他新建機組或其他備件采購具有積極的借鑒意義。