AP1000核电控制棒驱动机构抽样检验探讨

鲁艳萍

【摘 要】AP1000核电控制棒驱动机构在反应堆运行中起着重要作用，国内供应商制造过程中因没有具体的抽样检验程序，导致制造方及购买方就检验问题发生多次争议，并影响了设备的制造进程，本文结合抽样检验的数理统计理论和国外控制棒驱动机构制造中检验的实践，提出了推荐的抽样检验方案，希望可以为国内制造方提供借鉴。

【关键词】 AP1000核电；控制棒驱动机构；抽样检验

一、引言

控制棒驱动机构（Control Rod Driver Mechanism，CRDM）对反应堆的安全运行起着关键作用，带动控制棒在反应堆中上下移动，以实现反应堆的启动、调节功率、停堆和事故情况下的安全控制，是确保反应堆安全可控的重要部件。世界先进的第三代核电技术AP1000由美国西屋电气公司设计，采用磁力提升式控制棒驱动机构，主要由磁轭线圈组件、驱动杆组件、钩爪组件，钩爪壳组件及行程套管等组成。

在产品制造过程中，为保证产品质量，防止不合格品流入下到工序或出厂，最好对产品进行全数检验，即100%检验。但是，许多情况下全数检验是不现实的也是没必要的，例如破坏性检验，批量大，检验时间长或检验费用高的产品，就不能或不宜采用全数检验，此时抽样检验是一种有效且可行的方法。抽样检验是按照规定的抽样方案，随机地从一批或一个过程中抽取少量个体进行的检验，根据样本检验的结果判定一批产品或一个过程是否可以被接收。

抽样检验的特点是，检验对象是一批产品，根据抽样结果应用统计原理来推断产品批的接收与否。

二、AP1000核电控制棒驱动机构检验现状

西屋公司提供的AP1000核电用控制棒驱动机构没有像其他核电项目图纸那样，在图纸中标明哪些尺寸是需要全数测量并记录，哪些可以做抽样检验。在制造过程中，采购方与供货方就控制棒驱动机构的尺寸检验问题多次发生分歧，采购方认为需要全部检验并做记录，保证设备的符合性，供货方认为无需100%检验并全部记录，该分歧已经对控制棒驱动机构的制造和检验产生影响。在此，作者根据核电站控制棒驱动机构安全等级分级，国外供应商检验的实践及抽样检验的知识，提出制造过程中的尺寸检验建议方案，为供货方的控制棒驱动机构检验起到指导作用。

三、AP1000控制棒驱动机构安全分级

根据西屋电气公司设计规范，AP1000核电用控制棒驱动机构的安全等级分级如下表1所示。钩爪组件需在断电状态下，能松开驱动杆，实现控制棒插入堆芯，具有抗震和安全功能，定义为C级。安全A级设备必须维持高完整性和低泄露性，行程套管和钩爪壳组件具有隔离高温高压放射性的一回路冷却剂，具承受压力，定义为安全A级设备，且划分为抗震I级设备。

表1 控制棒驱动机构CRDM安全等级

四、AP1000核电控制棒驱动机构推荐的抽样检验方案

如何界定产品的小批量，目前尚无明确规定，通常情况下是将每批检验数量小于150的产品视为小批量[1]。国家标准GB/T13264-2008《不合格品百分数的小批计数抽样检验程序及抽样表》[2]，适用于批量为10至250的计数一次和二次抽样检验，尤其适用于产品检验总费用很高或测试带有破坏性的抽样检验，据此，当N≤250时，就应界定为小批量。一台AP1000核电机组的控制棒驱动机构共有69组，最多的零件数量不会超过250，属于小批量生产。

接收质量限AQL是对生产方过程平均的要求，AQL抽样水平的目标就是要以高概率接收满足质量要求的批，低概率接收不满足质量要求的批。抽样方案的科学与否，直接涉及生产方及使用方的利益。在确定AQL时应以产品为核心考虑产品特性的重要程度。产品复杂，缺陷不容易发现时，AQL取值小些，产品对吓到工序影响越大，AQL取值越小，产品越贵重，不合格造成的损伤越大，AQL应越小。AQL的确定应同时考虑检验的经济性，如产品检验费用，检验时间，因在GB/T2828.1《按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划》[3]中，AQL值越小，在批量、检验水平、检验严格程度和抽样类型不变时，样本量越大，检验越不经济。在GB/T2828.1中，检验水平有两类，一般检验水平和特殊检验水平，一般检验包括I、II、III级检验水平，无特殊要求均采用一般检验水平II[4]。

接收质量限AQL和检验水平的确定采用了对过去生产的AP1000控制棒驱动机构零部件的检验记录数据进行统计，用公式（1）计算 = （1）

N1，N2，…Nk——批量

D1，D2，…Nk——不合格品数

根据AQL的水平和控制棒驱动机构各部件功能及安全等级，作者推荐了下述的抽样检验水平及特别规定：

表2 检验水平表

表3 AQL正常检验一次抽样II水平（修正）

特别规定：

1） ASME承压部件的所有尺寸100%检验.

2） 每个加工步骤的首件产品需要全部检验，首件产品若公差大于0.005inch，其测量值公差应在允许公差范围75%内，且首件产品的具体测量值都记录在检验报告中。

3） 按照表2确定检验水平，按照表3抽样方案抽样。

4） 每批的最大数量不超过25，因为一旦发现有一个样品拒收，需全数检验，为处理整批方便，规定批的最大数量。

5） 取样时采取随机取样的方式。

6） 当拒收水平超过允许的范围时，100%检验该尺寸。

7） 当5批中有2批因相同尺寸拒收，接下来的5批需要100%检验，如果5批都合格，才可以重新开始抽样检验。

五、结束语

抽样检验是以数理统计为基础的科学的产品检验方法，能科学、可靠地反应整批产品质量，将生产方风险与使用方风险控制在允许的范围内。核电用控制棒驱动机构企业从事质量管理和质量检验工作人员及专职人员，应该充分认识和重视抽样检验和概率统计等数学知识在本职工作中的重要作用，加强和完善抽样检验程序，为制造方和使用方提供完备的质量控制，这不仅可提高检验人员的工作效率，也使质量检验的费用降低到最小。同时，万一发生争议，各方也有充分的依据去协商解决。

参考文献：

[1]白先光，张春晓，周友苏.小批量产品抽样检验方法的应用[J].中国质量，2012（1）： 93-94

[2]GB/T 13262-2008 不合格品百分数的小批计数抽样检验程序及抽样表

[3]GB/T2828.1-2003按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划

[4]中国质量工程师考试理论与实务