浅谈核电厂无损检验技术能力验证发展和实施流程

王羽翀

【摘 要】介绍了国内无损检验技术能力验证的发展现状以及M310堆型核电厂和AP1000堆型核电厂无损检验技能力验证思路以及具体实施流程，包括验证方案的要求，验证的基本流程、验证项目和等效验证的实施等。

【关键词】发展；实施流程；无损检验；能力验证

中图分类号： TG441.7 文献标识码： A 文章编号： 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

核电厂在役检查主要依据相应的检查法规、规范和标准，对其部件设备和部件进行无损检测，找出设备部件存在的缺陷，根据验收标准对缺陷进行判定和分析评定，确定是否对设备部件进行更换修理，从而保证核电站的安全运行。

在役检查无损检验技术能力验证是指采用所必要的验证方法（如技术论证和实操考试）对核承压设备在役检查用的无损检验技术（包括检验设备、程序和人员）在实际的检验条件下具备的性能进行确认，以证明其能满足实际检验条件下的技术规范要求。

无损检验技术能力验证是一套涉及人员、设备、程序的完整体系，已被国外核电主要国家如美、法、英等国广泛采用。实践证明其可以有效地验证核电无损检验技术的可靠性，不仅推动了检验技术的发展，更提高了诸如反应堆压力容器、管道等关键设备在役检查的可靠性，特别是缺陷检出率、缺陷尺寸测量的精度和准确度，有力保证了核设备的安全。目前，较为成熟的应用于核电站在役检查无损检验技术能力验证的方法主要有以美国ASME规范第Ⅺ卷附录Ⅷ验证要求为基准的PDI（Performance Demonstration Initiative）能力验证方法和欧洲各国核电站运营商联合成立的“欧洲无损检验和能力验证联盟（ENIQ）”发布的能力验证方法（以下简称ENIQ能力验证方法）。

1 国内在役检查无损检验技术能力验证的发展

目前国内在建和运行核电站的在役检查主要参照ASME规范或RSE-M规范执行。在新版的ASME、RSE-M规范中均提出了无损检验技术能力验证的要求。ASME规范第Ⅺ卷和RSE-M规范已分别于1989年和1997年开始提出在役检查无损检验技术能力验证要求。国内能力验证监管机构也明确要求核电站在役检查无损检验技术必须进行能力验证。

2009年中核武汉核电运行技术股份有限公司（CNPO）率先在秦山第二核电厂3、4号机组实施了在役检查无损检验技术能力验证。其验证的主要方法为ENIQ，由于当时国内并无专门的验证机构，因此其特殊验证项目在英国IVC验证中心实施，该特殊验证的主要对象为反应堆压力容器筒体环焊缝（含堆焊层）、筒体与接管连接焊缝、安全端焊缝（含异种和同种），主采用技术评价和操作考试（明测或盲测）相结合，对检验程序和设备的鉴定采用明测，对人员及系统鉴定采用盲测。其余在役检查项目采取常规验证的方式，由国内能力验证监管机构业内专家对相应的检验程序进行审查。

此次验证是国内具有在役检查资质的单位第一次实施的能力验证，基于秦山第二核电厂3、4号机组在役检测无损检验能力验证的宝贵经验，同时为了更好的开展国内核电厂在役检查能力验证工作，国家核安全局委托华北核与辐射监督站为国内唯一的能力验证机构，其职责为负责国内核电厂的在役检查无损检验技术能力验证实施。目前该机构已主导完成了国内M310堆型核电厂和AP1000堆型核电厂的役前和在役检查能力验证工作，正在主导进行华龙1号堆型和WWER堆型核电厂的能力验证工作。

2 国内在役检查无损检验技术能力验证思路

2.1 M310堆型核电厂验证思路

M310堆型是国内目前在建和运行的主流机组，其在役检查执行规范为RSE-M规范，而RSE-M规范能力验证要求和ENIQ能力验证的方法在思路和内容上基本一致，且在欧洲各国有很好的实践经验，因此针对M310堆型核电厂的能力验证思路采用了ENIQ能力验证的方法。根据被检部件对安全的影响程度及核电厂的运行经验反馈情况，一般将核电厂在役检查无损检验技术能力验证分为特殊、综合、常规、不需验证等类型，验证分类选取原则如下：

1）特殊验证项目的选取原则为缺陷在该设备上重复出现，缺陷对该设备的核安全状况造成影响，缺陷的损傷机理已经确定，主要考虑核安全一级主设备。

2）综合验证项目应用于在相似设备的部分部件或区域，认为这些设备可能出现缺陷（基于概率分析或国内外运行经验反馈），其缺陷可能影响装置的安全。而且检验技术比较复杂，影响因素比较多。

3）常规验证项目是为了确保对装置安全有重要影响的设备的完整性，从纵深防御的角度出发，即使没有设计或运行数据证明会出现对装置安全性或完整性有害的缺陷，也会认为有必要检查这些设备的某些区域。

4）不需验证项目的验证是特殊验证项目、综合验证项目和常规验证项目之外的设备上进行的预防性维护措施。如果检验方法与制造时相同，检验阈值和灵敏度水平的设置至少应与制造期间相当。如果检验方法与制造时不同，所采用的检验技术的灵敏度水平至少相当于该级别设备的要求。

验证分类的选取流程详见图1。

2.2 AP1000堆型核电厂验证思路

AP1000堆型采用美国西屋第三代核电机型，其在役检查参照规范为ASME规范Ⅺ卷1998版及其增补。鉴于国内尚无执行ASME规范堆型核电厂能力验证的实施经验，以及考虑ENIQ能力验证方法的广泛适用性，对于AP1000堆型能力验证主要参照ENIQ能力验证方法实施，但对于特殊验证项目，选取ASME规范第Ⅺ卷附录Ⅷ（1998版）中适用AP1000机组需求的能力验证项目且检查技术难度较高的在役检查项目作为特殊验证项目，其余在役检查项目参考ENIQ的能力验证方法要求分为不需验证项目、常规验证项目和综合验证项目三类[1]。

综上所述，目前国内核电厂在役检查无损检验技术能力验证的主要验证思路是总体采用了ENIQ的验证方式，同时结合不同法规、规范和标准的要求，针对具体验证项目提出相应的验证要求。

3 国内在役检查无损检验技术能力验证的实施

国内核电厂在役检查能力验证活动通常一次性实施，根据能力验证工作量和核电厂设备安装或役前检查进度，也可采取分批实施的方式。受检部件的役前及在役检验工作需在该项目能力验证工作完成并获得国家核安全局批準后方可进行。

3.1 在役检查无损检验技术能力验证方案

在役检查无损检验技术能力验证方案是能力验证工作开展的前提，后续具体实施无损检验技术能力验证的指导文件。能力验证方案至少包含以下内容：

1）能力验证实施的方法及流程

2）验证项目及分类

3）盲测考核验收准则

4）验证实施计划

3.2 能力验证基本流程

1）核电厂营运单位负责向国家核安全局提出能力验证申请，国家核安全局组织无损检验能力验证机构对方案开展审查。

2）在完成检验技术规范书、检验程序、功能测试报告和明测报告等文件后，由检验单位向验证机构提出验证申请，验证机构根据验证方案规定的验证方法及验证计划对能力验证项目实施验证。

3）无损检验能力验证机构将能力验证审查意见（包括检验项目、程序和人员名单）提交国家核安全局。国家核安全局向在役检查承包商发布能力验证结果，并抄送无损检验能力验证机构、地区监督站以及核电厂营运单位。

简明的能力验证实施流程见图2。

3.3 能力验证项目的实施

3.3.1 特殊验证项目的实施

特殊验证需审查技术规格书、检验程序、设备功能测试大纲及功能测试报告、技术论证报告、无损检验结果报告等，进行设备功能测试、明测测试和盲测测试。

1）技术规格书

审查技术规格书的相关要求是否满足标准规范、在役检查大纲和能力验证方案的要求。

2）检验程序

审查检验程序的相关技术参数是否满足技术规格书、标准规范、在役检查大纲和能力验证方案的要求。重点关注程序中关于重要变素和关键参数的内容。

3）设备功能测试文件及功能测试报告

审查设备功能测试文件内容和结果是否满足技术规格书和检验程序的要求。

4）技术论证报告和无损检验结果报告

审查技术论证报告的论据是否充分、结论是否正确、合理，检验程序是否与技术论证报告一致，检验结果是否合理、有效和可重复。

5）设备功能测试

主要测试检验设备的分辨率、定位精度、可达性、数据采集和存储性能、综合性能等内容，是否满足检验程序的要求。

原则上设备功能测试应在相应的模拟体上进行检验系统的功能测试。但如果相同型号的检验设备已完成过类似的功能测试，那么可不再进行现场测试。检验系统功能测试的模拟体可采用1：1的模拟体或结构尺寸相似的模拟体。

6）明测测试

明测测试一般为在役检查承包商根据已验证的程序和设备在已知缺陷的试件上进行检验，并出根据检验结果出具相应的明测测试报告。

明测过程中主要关注选取的测试缺陷的数量、分布和性质是否能够证明检验技术满足检验规范、技术规格书和检验程序的要求，超过记录标准的缺陷是否能够检出并准确地定量，检验报告是否满足要求等。

7）盲测测试

盲测测试主要分为数据采集人员测试和数据分析（评片）人员测试，具体测试方式如下：

数据采集人员测试

数据采集人员按照验证机构的要求，使用经批准的检验程序，依据检验程序的要求，对仪器、线缆进行测试，选取合适的探头进行灵敏度标定，设置合适的采集参数，在明测试件上对于验证机构指定的区域进行数据采集，验证机构对于数据采集过程的正确性进行评判。

数据分析人员测试

数据分析（评片）人员按照验证机构的要求，使用经批准的检验程序，对验证机构指定的数据进行分析，并填写检验结果报告，验证机构对于检验结果的正确性进行评判。

盲测试件

盲测试件应能代表被检部件的尺寸和几何结构，包含典型的扫查约束条件（如单边可达结构）。对于试件材料（含焊缝），一般要求盲测试件的尺寸、结构、材料、焊接工艺等与被检部件基本相同。

对于盲测试件缺陷的制作，由验证机构组织设计，由有资质的制造厂具体制作。

明测试件

明测试件的制作要求与盲测试块基本一致，但对于明测试块的缺陷设计由役检查承包商组织设计，必要时也可采用孔、槽等标准反射体进行缺陷模拟。

3.3.2 综合验证项目的实施

综合验证需审查技术规格书、检验程序、设备功能测试大纲及功能测试报告、技术论证报告、无损检验结果报告等，进行设备功能测试、明测测试，具体验证方式与特殊验证项目相关内容要求一致。

3.3.3 常规验证项目的实施

常规验证需审查技术规格书、检验程序，具体验证方式与特殊验证项目相关内容要求一致。

3.3.4 不需验证的实施

不需验证项目由核电厂运营单位提出技术要求，检验单位编制检验程序，核电厂运营单位对检验程序进行审查。

3.4 等效验证的实施

当申请验证的项目与已通过验证项目使用的无损检验技术相同，检验技术中重要变素、被检验部件的关键参数，技术规格书要求基本相同或相近时，在役检查承包商可以提出等效验证的申请。

检验技术中重要变素是指检验技术中的相关参数变化可能对检验活动及检验结果产生影响的要素，例如超声探头晶片尺寸、频率、射线检验几何不清晰度等。

被检部件的关键参数主要包括焊缝坡口形式、焊接工艺、材质、规格等。

当申请等效验证时，在役检查承包商需提交对比分析报告，对比分析报告需对技术规范和技术规格书要求、被检部件信息和检验技术中的各要素一一进行对比分析，以论证检验技术中重要变素、被检验部件的关键参数未发生改变。当申请的验证项目和已通过的验证项目的被检部件和检验技术均完全一致时，可直接等效。

当检验技术中重要变素、被检验部件的关键参数发生变化时，在役检查承包商需编制技术论证报告。技术论证报告需详细论证有差异的部分是否影响检验结果，是否可达到原检验程序的检验目的，对检验结果是否会产生影响，若无影响时可直接实施等效验证，否则不能实施等效验证。

当检验设备发生变化时（包括数据分析软件的升版），在役检查承包商还需提交新增加设备的设备功能测试报告，以证明新增加设备的功能不低于原验证项目中的设备功能，否则，需向验证机构申请新增测试设备测试验证。

4 结束语

国内已初步建立了核电厂在役檢查无损检验技术能力验证体系，其验证方式及验证流程主要遵照欧洲ENIQ的验证体系要求执行，在遵循统一验证流程和规则的前提下，根据不同电厂机组类型和适用标准的不同，分别制定符合相关电厂要求的验证方案来实施验证。

目前国内已具备较为丰富的能力验证实施经验，但在验证实施过程中更多的是参考国外的验证经验及规范标准，尤其是针对国外无验证实施经验的堆型或者在役检查执行规范无验证要求的堆型验证实施困难较大，建议尽快建立国内相应的无损检验技术能力验证标准体系，以进一步规范并完善核电站在役检查无损检验技术能力验证活动。

【参考文献】

[1]官益豪.三门核电AP1000机组无损检验技术能力验证实践探讨及分析《无损检测》2014年第05期.

[2]聂勇.核电厂在役检查技术验证的现状分析《国内核学会2007年学术年会论文摘要集》2007年.

[3]RES-M 1997 压水堆核岛机械部件在役检查导则.

[4]ASME 1998 XI卷核电厂部件在役检查规则.