压水堆核电站役前检查优化分析

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(中核国电漳州能源有限公司，福建 漳州 363300)

按照国家核安全法规要求，在核电站投入运行开始之前，核电站应对设备、管道进行役前检查，以采集初始状态下的检测数据；役前检查不仅可以保证设备的完整性，还可以作为运行阶段在役检查结果的比较依据。

核电站在保证核级设备安全的同时，也要兼顾核电建造的经济性，希望尽量缩短建造工期，较少建造投资；因此，核电站在调试过程中需要合理安排役前检查实施时机，尽量避免役前检查影响调试主线工期，减小役前检查实施及检查出的缺陷修复给调试主线带来的压力。由于核电站建造习惯和核安全监管部门的保守监管，一般将核级设备役前检查放在系统水压试验之后实施，这样往往会给电站系统调试工期带来压力。为了缓解役前检查给核电站调试带来的压力，可从法规规范、工程技术、工程实践等方面进行分析，合理安排役前检查实施时机。

本文主要以M310压水堆核电机组为分析对象，对核电站役前检查实施时机进行分析与讨论。

1 法规范简介

我国核电站役前检查导则文件为HAD 103-07《核电厂在役检查》，HAD 103-07只对核电站役前检查工作提出原则性要求；而依据具体的核电站建造规范，核电站采用不同的役前检查规范，用来指导核电站役前检查的实施。根据我国核电的发展历史，核电的发展主要依靠引进、吸收消化的发展战略，我国主要的核电站建造规范大体可分为法国RCC系列和美国ASME系列，具体为法国核设备在役检查规范RSEM和ASME Ⅺ卷来指导役前检查实施，两种规范对于分别对役前检查的实施时机做出了规定。

RSEM规范规定：设备服役前进行的伴随首次法定水压试验的完整性检查叫首次完整性检查被称为役前检查，役前检查应至少包括全部在役检查要求的各项检验。

ASME Ⅺ IWA-4000规定：由于修理或更换活动或安装导致役前检查受到影响时，在系统重新恢复使用前应进行役前检查，在IWA-4540要求的压力试验之前或其后进行。

从以上RSEM与ASME规范可以看出，役前检查规范并没有对系统压力试验与役前检查做出明确规定。

2 实施时机技术探讨

核电站水压试验的目的是验证系统设备的密封性和结构强度。系统水压试验作为压力强度验证的一种试验方法和检查技术，使用规定的试验压力来检验设备的设计强度。水压试验可以通过一些作用机理使设备性能得到改善，如释放应力；但设备残余应力与试验压力的叠加会导致材料的局部开裂，对于脆性材料也存在一定失稳断裂的风险，也会促进材料疲劳，产生微裂纹，过高的水压试验压力也会导致材料硬化或应变时效。ASME-Ⅲ卷核容器水压试验压力为设计压力的1.25倍，材料设计应力强度值为规定抗拉强度的1/3；RSEM中规定核电厂首次系统水压试验压力为设计压力的1.33倍。

通常情况下，核级设备在制造出厂前都要经过全面的无损探伤和经受一次水压试验。在制造阶段的设备单体水压试验与核电站冷态功能试验期间的系统水压试验相比，在水压试验压力、保温时间、保温温度上都可能存在差异，这些差异带来调试期间设备结构完整性的不确定性。

对于M310机组，一回路主设备运行的设计压力为17.2 MPa，运行压力为15.5 MPa，一回路设备工厂水压试验与一回路主系统首次水压试验的压力、温度比较如表1。

表1 工厂水压试验与一回路系统水压试验比较表

通过对比可知，一回路设备的工厂水压试验大于系统水压试验压力；一回路主系统首次水压试验温度一般在60 ℃左右，设备工厂水压试验压力可以达到系统水压试验的验证目的。而对于设备现场安装焊缝的结构强度由系统水压试验验证，水压试验后需要对设备完整性进行检查，对现场焊接接头实施役前检查。

通过以上分析，可以认为在工厂水压试验之后即可依据在役检查大纲对役前检查中的工厂焊接接头实施前检查，通过工厂水压试验和役前检查无损检验实施能够有效保证设备的结构完整性。

3 检查优化方案

核电站首次装料前必须完成较多的设备役前检查项目，主要集中在一回路主设备。一回路主设备役前检查被检查对象分为两大类，一类是设备出厂前已完成焊接的工厂焊缝，这类焊接接头已经承受过工厂水压试验，这类工厂焊缝主要包括反应堆压力容器筒体焊缝和接管焊缝、主管道连接焊缝、蒸汽发生器筒体焊缝和接管焊缝、稳压器筒体焊缝和接管焊缝、反应堆冷却剂辅助系统管道连接焊缝等，其中检查实施时间最长的是反应堆压力容器筒体焊缝和接管焊缝，筒体焊缝包括筒体堆焊层、筒体连接焊缝的检查，每道筒体焊缝检查需要耗时近一天时间；另一类是主设备与管道的连接焊缝，这类焊缝是在工程现场焊接，焊接完成后与一回路主系统同时打压，这类焊缝包括主管道与反应堆压力容器、蒸汽发生器、主泵、稳压器波动管的连接焊缝等。

由于役前检查规范对于役前检查与水压试验之间的关系未做明确规定，核岛主设备工厂水压试验压力均高于调试期间的系统水压试验压力，可以认为系统水压试验对于设备结构完整性影响不大，工厂焊接部分的役前检查项目可以提前到系统水压试验之前进行。通过此检验时机的调整，可以紧前开展役前检查，缓解调试压力，缩短调试工期。

国内方家山核电站就役前检查与水压试验之间关系做了有益的尝试，方家山核电将M301同类电站水压试验后的部分役前检查项目调整至水压试验之间实施，这部分项目为承受过工厂水压试验的役前检查项目；对于未承受过工厂水压试验检查项目和现场安装的受检焊缝，仍然安排在一回路系统水压试验之后进行。方家山核电站在系统水压试验后，对水压试验前的役前检查结果进行验证性检验，经过检验未发现检查结果有异常。方家山核电站的此次调整得到国家核安全局的监管和监督，役前检查工期得到大大缩短。

4 分析与讨论

通过对核安全法规规范的透彻分析，从规范上理清役前检查与系统水压试验之间关系，在役检查规范未对役前检查与系统水压试验的先后关系做明确说明；在工厂水压试验压力高于一回路水压试验压力的情况下，认为工厂水压试验已经保守地保证了设备结构的完整性；因此，对于工厂承受过水压试验的检查项目，役前检查可以调整至系统水压试验之前进行实施。方家山核电站役前检查实施有效证明了将工厂焊缝放在系统水压试验之前实施是可以行的。

核电站役前检查的实施可进一步往前延伸至工厂制造阶段，为役前检查的实施创造更为宽广的时间窗口，需要进一步论证在工厂制造阶段实施役前检查的可行性，解决在工厂制造阶段实施役前检查需要解决核安全部门的现场实施监督、现场实施条件的具备、核级设备运输过程的保养、现场焊接带来系统结构应力变化的影响等问题。