三门核电一号机组中间量程探测器更换注意事项与改进探讨

唐新星

（三门核电有限公司，浙江 三门 317100）

0 引言

压水堆核电站在启动、正常功率运行和停堆期间，必须对反应堆功率等参数进行连续不断地测量。有多种方式能够测量或表征核功率，但堆外核测系统NIS 是直接测量核功率并用于电厂安全的唯一途径[1]。堆外中子探测器需要监测反应堆从完全停堆状态到满功率甚至超功率的功率水平，范围多达10 个数量级。单一探测器无法在测量如此大范围的同时满足精度需要，因此需要把整个监测范围分为多个量程，每个量程采用一种探测器进行监测。一般分为3 个量程，即源量程SR、中间量程IR、功率量程PR。中间量程探测器主要工作在启堆和停堆期间，监测范围在源量程和功率量程之间，并且与两个量程均有重叠，以保证量程的正常切换[2]。

三门核电一号机组小修启堆并且升功率为100%后，A序列中间量程（IR）读数持续降低，通过对A 序列IR 通道及探测器进行诊断，判断IR 探测器及电缆性能下降，属于设备问题。探测器设备最终解决方案需在卸料窗口更换IR探测器及电缆接头。

探测器安装地点房间辐射剂量较大、空间狭窄，安装难度较大。考虑到探测器更换的工作主要风险为辐射风险，为尽可能避免人员照射剂量，提高更换人员在技能以及改进方法显得尤为重要。本文根据堆外探测器的自身特点，结合三门一号机组A 序列中间量程探测器的经验，阐述了探测器的更换中的注意事项及后续工作的改进，为后续同类设备更换提供经验借鉴。

1 探测器更换经验反馈

三门核电针对中间量程探测器的更换编制更换程序，完整覆盖探测器更换的整个流程，主要包括探测器组件及电缆的拆装和安装，探测器接头的拆除和复装/制作以及探头安装期间的电气试验[2]。但对于更换准备以及过程中遇到的问题，国内外尚无经验可循，本文主要从以下几个方面进行阐述除程序规定之外的注意事项及改进。

1.1 人员技能

中间量程探测器采用从下往上、分段安装的方式进行安装。探测器自带一体化电缆，长度约17m。为在大修中节约时间，提高人员的工作熟练度，通过探测器更换工作程序理论培训，并根据探头所在房间布局以及探测器井高度要求，搭建模拟体对探测器更换人员进行培训。实际演练中，根据探测器拆装两个环节主要步骤，安排16 人，分4 个小组执行，4 个小组按照程序步骤分工，演练过程评估每个小组工作所需的时间，确保大修时更换工作的安全可控。通过模拟体反复演练，将辐射控制区总工作时间从5h缩短为1.5h，一次成功，实际集体剂量为2.6msv，远低于预估剂量18msv。

1.2 工器具、耗材、备件准备

根据厂家技术手册，设备安装所需的耗材繁多，对于润滑脂、助焊剂、玻璃纤维胶带、焊丝等易过期，存在过期风险的耗材，需提前预知开工日期，并确认在开工期间，耗材在有效期范围内[3]。

对于工器具，部分探头安装专用工器具，工器具贴有校准日期；工作开展前期，需确保工器具在有效期范围内，确认工器具可用。部分扳手头需要根据需求进行适应性机加工改造，确保使用过程中方便、高效。

对于备件，探测器备件在使用前，需提前对备件进行测试，确保储存的备件满足电气试验要求。

1.3 探测器更换

探测器拆装涉及辐射剂量较高，需提前确认足够数量的铅衣，确保人员照射剂量合理可行尽量低。

工作过程中，涉及的工器具繁多，在工作前做好工具箱归类工作，工器具使用存储箱盖板保护到位，避免工作结束后因沾污无法带出，特别是核测专用工器具。

在旧探头电缆抽出前，需提前将有足够长度的电缆延长牵引绳预置于电缆导管中，用于后续新探头安装时，牵引绳及探头电缆接头连接。旧的第一节探测器组件剂量较高，拆下后使用铅皮包裹后，搬运至特制的铅屏蔽容器中。旧探头转运时，按照核材料的运输要求严格保护，提前做好相关预案。

在新探头第一节组件弯曲送入探测器井前，确保探测器电缆与探测器内壁井保持充分的距离，避免玻璃纤维胶带及电缆与探测器井之间的摩擦导致探测器电气绝缘不符合要求，探测器功能受影响。考虑到弯曲可能导致玻璃纤维胶带受损，因此在安装前将自带电缆与探测器井锐边接触的地方预先缠几层胶带，避免弯曲时原电缆外部的胶带有损伤从而导致绝缘性能下降。三门核电一号机组在探测器电缆与探测器井之间由于电缆弯曲不够完善导致无法进入探测器井，后经处理后顺利完成安装。

探测器组件根部为易受损区域，由于电缆材质较硬，根部电缆与组件连接区域易损坏，新探头搬运过程中要确保探测器组件根部电缆不受力，电缆盘开移动过程中确保电缆悬空无摩擦，保护电缆外层玻璃纤维套管完好，且始终保持探测器电缆满足弯曲半径要求。特别是第一节组件放入安装小车前，确保安装小车底座已处于一定高度，确保FC 组件根部电缆与地面之间的角度满足弯曲半径要求。

2 探测器电缆接头制作经验反馈

探测器电缆接头对工艺要求十分严格，为此，工作人员使用多余备件，对制作接头的整个过程进行多次的接头制作演练，在每个步骤都设置监护人进行确认，并获得确认后继续执行下一步，确保在现场工作时的接头制作质量可靠。对于接头的制作，后续若有探测器更换，可根据实际情况考虑复用原接头。

在探测器接头制作过程中，为避免杂质进入接头内部影响探测器性能，接头制作前，使用无绒布及酒精将要进行接头制作的电缆长达1m 左右的长度进行清洁，确保电缆外层无异物和粉尘带入接头制作的过程中。接头制作过程中，确保每一步骤、每一个根据都经过酒精清洁，无异物带入电缆接头。

接头制作由于电烙铁温度高达300℃，在焊接结束后发现内绝缘层破损。经分析，导致绝缘层破损的原因有以下几个：焊接温度过高导致绝缘层软化；木签插入太紧导致绝缘层破损；焊接过程中注入焊剂过少，导致接头局部过热引起绝缘层破损；焊接时间过长导致过度加热。后续接头焊接过程应充分考虑电烙铁温度均衡可控，木签松紧适度，并注入适量的焊剂，并尽量减少焊接时间，在焊接完成后，尽量不要左右摇晃电缆，避免绝缘层与金属导管接触。

接头制作最可能出现的失误即在焊接部分，目前试验程序是先进行接头制作，压接，最后才进行焊接。而最后的焊接如果出现错误，可能导致之前所有的步骤失效重做，因此后续可根据经验先进行焊接工序，保留足够长度的电缆用于电缆接头制作，以防错误后浪费接头制作的工时及材料。

接头制作完成后，由于环境湿度以及制作过程中保留的水汽，可能导致电气试验结果不满足要求。接头制作完成后，出现了绝缘不达标的情况，经多次热风枪干燥后，最终试验结果满足要求。为确保接头内部干燥，在接头制作后，对接电缆前，使用热风枪对接头进行干燥处理。热风枪进行干燥后，不打力矩，放置半小时左右，再次测量绝缘，确认绝缘无下降后，再打力矩对接头进行密封。

3 后续探测器备件采购及储存建议

三门一号机组A 序列中间量程探测器出现的问题，在同类型电厂中也出现了相关案例，故障方式类似，初步判断为设备本身设计问题。因此，在后续采购中，根据本次故障的经验反馈，在采购要求中可对该类故障进行额外要求，要求厂家对探测器进行升级改造，避免后续采购备件出现同类故障。

对于已采购的探测器，由于探测器存储以及电缆弯曲半径有一定的要求，在设备转运或存储过程中应严格按照厂家技术规范要求，特别是探测器电缆存储，使用厂家原装存储箱进行存储最佳，避免更换存储箱而导致电缆受损。

4 结束语

中间量程探测器故障问题更换，可能在后续该类机组中发生较为常见，本文通过对三门一号机组的更换中出现的问题及良好实践进行了总结，并结合该类探测器出现的问题，对后续探测器备件及备件储存给出了建议，对后续其他新建机组或其他备件采购具有积极的借鉴意义。