楊杰

【摘 要】江蘇核電田灣核電站5、6號(hào)機(jī)組是根據(jù)法國(guó)M310機(jī)組翻版設(shè)計(jì)建造和安裝調(diào)試運(yùn)行。由于早期運(yùn)輸能力問(wèn)題，法國(guó)蒸汽發(fā)生器在制造廠(chǎng)沒(méi)有執(zhí)行一、二次側(cè)單獨(dú)水壓試驗(yàn)，不滿(mǎn)足RCC-M規(guī)范的“單獨(dú)試驗(yàn)原則”要求。本文分析了目前蒸汽發(fā)生器的制造工藝，論證蒸汽發(fā)生器化學(xué)監(jiān)督試驗(yàn)的必要性。

【關(guān)鍵詞】核電站；蒸汽發(fā)生器；化學(xué)監(jiān)督試驗(yàn)

中圖分類(lèi)號(hào)： TM623 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）01-0176-002

【Abstract】Unit 5 and Unit 4 of Tianwan Nuclear Power Plant in Jiangsu Nuclear Power Plant are designed， built， installed and commissioned according to the French version of M310. Due to the problem of early transport capacity， the French steam generator did not perform primary and secondary hydrostatic tests at the manufacturer and did not meet the "separate test principle" requirement of the RCC-M specification. This paper analyzes the current steam generator manufacturing process， demonstrating the necessity of chemical supervision of steam generator.

【Key words】Nuclear power station； Steam generator； Chemical supervision test

0 概述

核電站蒸汽發(fā)生器是核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)一二回路間的換熱設(shè)備，是一二回路間的壓力邊界，其設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量對(duì)核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)的安全性和可靠性影響重大。影響蒸汽發(fā)生器一二次側(cè)密封性的部件包括U形傳熱管及U形傳熱管與管板間的接頭。在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，必須保證其結(jié)構(gòu)的完整性和密封性，以保證蒸汽發(fā)生器的安全運(yùn)行。設(shè)計(jì)中，須對(duì)蒸汽發(fā)生器管子管板接頭進(jìn)行應(yīng)力分析，保證其在各類(lèi)工況的完整性要求；制造中，須進(jìn)行各種強(qiáng)度、無(wú)損檢查和密封性檢查，保證其制造質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。

1 背景

田灣核電站5、6號(hào)機(jī)組是根據(jù)法國(guó)M310機(jī)組翻版設(shè)計(jì)建造和安裝調(diào)試運(yùn)行。由于早期運(yùn)輸能力問(wèn)題，法國(guó)M310型核電站蒸汽發(fā)生器上部組件（包括上部筒體、汽水分離器、干燥器、給水環(huán)等）和下部組件（包括下部筒體、套筒、管束、下封頭等）完成制造后，分別運(yùn)送至電站現(xiàn)場(chǎng)，再進(jìn)行上、下部組件的焊接組裝。無(wú)法按照RCC-M（法國(guó)壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則）規(guī)范的要求進(jìn)行出廠(chǎng)前的單獨(dú)水壓試驗(yàn)。蒸汽發(fā)生器在電站現(xiàn)場(chǎng)組裝后，再與系統(tǒng)管道進(jìn)行安裝，安裝完成后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)水壓試驗(yàn)，代替設(shè)備單獨(dú)水壓試驗(yàn)?，F(xiàn)場(chǎng)水壓試驗(yàn)包括一回路系統(tǒng)冷態(tài)功能試驗(yàn)和二回路系統(tǒng)水壓試驗(yàn)。

2 蒸汽發(fā)生器化學(xué)監(jiān)督試驗(yàn)

由于一回路冷態(tài)功能試驗(yàn)的邊界包括了3臺(tái)蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器、反應(yīng)堆、3臺(tái)主泵和一回路主管道，各個(gè)設(shè)備一同進(jìn)行的水壓試驗(yàn)不滿(mǎn)足RCC-M規(guī)范要求的單獨(dú)試驗(yàn)原則（蒸汽發(fā)生器一次側(cè)（容器））。為此，法國(guó)核安全當(dāng)局（ASN）要求增加一項(xiàng)基于檢查蒸汽發(fā)生器一次側(cè)向二次側(cè)泄漏為目的的密封性試驗(yàn)項(xiàng)目。因此，設(shè)計(jì)者應(yīng)要求增設(shè)了應(yīng)用化學(xué)方法來(lái)檢測(cè)蒸汽發(fā)生器一次側(cè)到二次側(cè)泄漏的蒸汽發(fā)生器化學(xué)監(jiān)督試驗(yàn)（即TPCDF52試驗(yàn)），來(lái)補(bǔ)充M310機(jī)組因未進(jìn)行RCC-M規(guī)范要求的“單獨(dú)試驗(yàn)原則”。

蒸汽發(fā)生器化學(xué)監(jiān)督試驗(yàn)（TPCDF52）是核電站熱態(tài)功能試驗(yàn)期間，一回路主系統(tǒng)升壓至17.2Ma.g設(shè)計(jì)壓力下時(shí)，使用化學(xué)方法監(jiān)測(cè)蒸汽發(fā)生器一次側(cè)向二次側(cè)泄漏硼濃度，并換算為一次側(cè)向二次側(cè)的泄漏率試驗(yàn)，以檢驗(yàn)蒸汽發(fā)生器一二次側(cè)間密封性能。

3 規(guī)范要求

田灣核電站5、6號(hào)機(jī)組蒸汽發(fā)生器設(shè)計(jì)與建造遵循RCC-M2000+2002補(bǔ)遺，其中B5000的要求適用于一回路主系統(tǒng)的全部承壓部件。不屬于一回路主系統(tǒng)的一級(jí)部件，特別是蒸汽發(fā)生器的二次側(cè)應(yīng)按C5000的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)。

3.1 水壓試驗(yàn)

3.1.1 單獨(dú)試驗(yàn)

部件安裝前須進(jìn)行單獨(dú)的水壓試驗(yàn)。一般情況下，該項(xiàng)試驗(yàn)應(yīng)在制造車(chē)間進(jìn)行，但也可在電廠(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。水壓試驗(yàn)還可以在一回路系統(tǒng)試驗(yàn)的同時(shí)進(jìn)行，只要在系統(tǒng)試驗(yàn)過(guò)程中可以達(dá)到單個(gè)部件試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力。

3.1.2 一回路系統(tǒng)的最終試驗(yàn)

一回路系統(tǒng)的最終水壓試驗(yàn)必須保證系統(tǒng)全部承壓部件都能承受到RCC-MB5120規(guī)定的試驗(yàn)壓力。

4 設(shè)計(jì)分析

4.1 系統(tǒng)分析

蒸汽發(fā)生器完成“蒸汽發(fā)生器二次側(cè)密封性水壓（出廠(chǎng)）試驗(yàn)”、“蒸汽發(fā)生器一次側(cè)密封性水壓（出廠(chǎng)）試驗(yàn)”和“蒸汽發(fā)生器二次側(cè)氦氣檢漏（出廠(chǎng)）試驗(yàn)”三項(xiàng)出廠(chǎng)試驗(yàn)項(xiàng)目和在安裝結(jié)束后完成“蒸汽發(fā)生器二次側(cè)密封性水壓（安裝后）試驗(yàn)”項(xiàng)目后，滿(mǎn)足RCC-M B5000、C5000、MC7400規(guī)范（泄漏檢測(cè)方法）的單體試驗(yàn)要求，可確保蒸汽發(fā)生器密封性能。通過(guò)調(diào)試期間的一回路整體水壓試驗(yàn)和一回路泄漏率試驗(yàn)項(xiàng)目，可保證一回路系統(tǒng)整體泄漏率滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

4.2 一回路整體水壓試驗(yàn)

蒸汽發(fā)生器在與一回路設(shè)備安裝后，按照RCC-M2000+2002補(bǔ)遺中B5000要求，冷試期間對(duì)整個(gè)一回路壓力邊界進(jìn)行一回路設(shè)計(jì)壓力1.33倍的“一回路最終試驗(yàn)”（B5120）。一回路主系統(tǒng)冷態(tài)功能試驗(yàn)（22.8MPa）在一回路升壓至22.8MPa（1.33倍設(shè)計(jì)壓力）平臺(tái)時(shí)，至少保壓10分鐘以上，試驗(yàn)主要目的是驗(yàn)證一回路各承壓部件、設(shè)備的密封性、強(qiáng)度以及安裝質(zhì)量滿(mǎn)足要求。一回路整體水壓試驗(yàn)可確保系統(tǒng)（包括蒸汽發(fā)生器）密封性滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

4.3 一回路泄漏率試驗(yàn)

系統(tǒng)熱試期間進(jìn)行一回路整體密封性試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)穩(wěn)壓器液位、容控箱液位、主泵軸封泄漏等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，確保一回路壓力邊界（包括蒸汽發(fā)生器）泄漏率滿(mǎn)足要求（不可測(cè)量泄漏率低于230L/h，總泄漏率低于2300L/h）。

綜上所述，系統(tǒng)的整體密封性已通過(guò)調(diào)試期間一回路整體水壓試驗(yàn)和泄漏率試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。TPCDF52是針對(duì)蒸汽發(fā)生器單體密封性試驗(yàn)項(xiàng)目，取消TPCDF52不影響系統(tǒng)的整體密封性試驗(yàn)結(jié)果。

4.4 設(shè)備分析

TPCDF52試驗(yàn)原理與蒸汽發(fā)生器制造期間的氦檢漏方法類(lèi)似。

蒸汽發(fā)生器U形傳熱管采用因科鎳690材料，通過(guò)冷軋方式獲得成品管。管子出廠(chǎng)前，須進(jìn)行超聲波檢驗(yàn)、渦流檢驗(yàn)和單根水壓試驗(yàn)，保證U形傳熱管的質(zhì)量和密封性。蒸汽發(fā)生器U形傳熱管的制造受?chē)?yán)格的工藝和無(wú)損檢驗(yàn)控制，其制造質(zhì)量?jī)?yōu)秀，在核電站工程實(shí)踐中，極少出現(xiàn)因傳熱管質(zhì)量問(wèn)題引起的蒸汽發(fā)生器泄漏。

蒸汽發(fā)生器管子與管板接頭制造工序一般為：管子管板接頭定位脹、管子管板焊接、氦檢漏、液壓脹、100%PT、6%RT、一次側(cè)水壓試驗(yàn)和二次側(cè)水壓試驗(yàn)。 水壓試驗(yàn)時(shí)，升壓至工作壓力（一次側(cè)絕壓15.5MPa，二次側(cè)絕壓6.71MPa），至少保壓10分鐘；繼續(xù)升壓至設(shè)計(jì)壓力（一次側(cè)絕壓17.23MPa，二次側(cè)絕壓8.6MPa），至少保壓10分鐘；而后升壓至試驗(yàn)壓力，保持足夠時(shí)間（至少10分鐘）以便進(jìn)行檢查。然后降壓至設(shè)計(jì)壓力，保壓至少4小時(shí)，檢查是否存在泄漏、冒汗現(xiàn)象。工廠(chǎng)水壓試驗(yàn)的目的是最終驗(yàn)證蒸汽發(fā)生器的強(qiáng)度和密封性能，特別是蒸汽發(fā)生器管子和管板接頭的密封性能。

采用水壓試驗(yàn)方法檢查管子管板接頭泄漏的靈敏度遠(yuǎn)高于TPCDF52試驗(yàn)的靈敏度。TPCDF52試驗(yàn)的驗(yàn)收準(zhǔn)則是0.100L/h，相當(dāng)于每分鐘33滴水的泄漏量，而水壓試驗(yàn)方法檢查管子管板接頭泄漏時(shí)，可以較容易的檢查到每5分鐘一滴水的泄漏量。

根據(jù)蒸汽發(fā)生器設(shè)計(jì)與制造方面的分析，通過(guò)對(duì)制造工藝和各種檢查手段的嚴(yán)格控制，可以保證蒸汽發(fā)生器管子管板接頭的制造質(zhì)量，采用的泄漏試驗(yàn)手段可取代TPCDF52試驗(yàn)方法來(lái)最終驗(yàn)證蒸汽發(fā)生器一次側(cè)向二次側(cè)的泄漏量，并具有更高的靈敏度。

4.5 水壓試驗(yàn)分析

RCC-M對(duì)蒸汽發(fā)生器密封性壓力試驗(yàn)有嚴(yán)格規(guī)定，蒸汽發(fā)生器制造完成后，須按RCC-M規(guī)范要求進(jìn)行水壓試驗(yàn)。

4.5.1 單獨(dú)試驗(yàn)

田灣核電站5、6號(hào)機(jī)組蒸汽發(fā)生器完成制造后、設(shè)備發(fā)運(yùn)前，將在廠(chǎng)內(nèi)進(jìn)行蒸汽發(fā)生器一、二次側(cè)水壓試驗(yàn)，符合RCC-M B5000、C5000要求的單獨(dú)水壓試驗(yàn)要求。具體要求見(jiàn)表1所示。

4.5.2 最終試驗(yàn)

田灣核電站5、6號(hào)機(jī)組蒸汽發(fā)生器在核電站現(xiàn)場(chǎng)安裝完成后，將進(jìn)行蒸汽發(fā)生器一、二次側(cè)的系統(tǒng)水壓試驗(yàn)，水壓試驗(yàn)符合RCC-M B5000、C5000要求的最終水壓試驗(yàn)要求。具體要求見(jiàn)表2所示。

田灣核電站5、6號(hào)機(jī)組蒸汽發(fā)生器的單獨(dú)水壓試驗(yàn)和最終水壓試驗(yàn)，已滿(mǎn)足了RCC-M B5000和C5000的規(guī)范要求，驗(yàn)證了蒸汽發(fā)生器的完整性、密封性和制造質(zhì)量。按照目前蒸汽發(fā)生器制造工序，再補(bǔ)充TPCDF52試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證蒸汽發(fā)生器的密封性已無(wú)實(shí)際意義。TPCDF52試驗(yàn)本質(zhì)上也是水壓試驗(yàn)，只是在一回路水中加入了硼作為示蹤劑，來(lái)測(cè)量和換算蒸汽發(fā)生器從一次側(cè)向二次側(cè)的泄漏量，繼而驗(yàn)證其密封性。由于示蹤劑濃度的化驗(yàn)受到較多因素的影響，對(duì)其化驗(yàn)的精度影響很大，泄漏檢測(cè)的靈敏度誤差很大，遠(yuǎn)低于蒸汽發(fā)生器的水壓試驗(yàn)和管子管板接頭氦檢漏的試驗(yàn)靈敏度。再者，TPCDF52試驗(yàn)受到試驗(yàn)環(huán)境的影響較大，在同類(lèi)型核電站機(jī)組的工程實(shí)踐中，某些機(jī)組由于受到當(dāng)?shù)氐乃从绊?，試?yàn)用水中硼本底較高，化驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)已被水中硼濃度本底覆蓋，無(wú)法實(shí)施TPCDF52試驗(yàn)。因此，從上述分析取消TPCDF52試驗(yàn)不影響對(duì)蒸汽發(fā)生器的密封性驗(yàn)證。

5 相關(guān)參考項(xiàng)目

法國(guó)三代核電技術(shù)的EPR機(jī)組FA3核電廠(chǎng)蒸汽發(fā)生器制造完成后在設(shè)備制造廠(chǎng)增加了蒸汽發(fā)生器出廠(chǎng)前的水壓試驗(yàn)項(xiàng)目，遵循RCC-M規(guī)范要求的蒸汽發(fā)生器須單獨(dú)試驗(yàn)要求，在三代EPR機(jī)組上取消了TPCDF52試驗(yàn)項(xiàng)目。

AP1000為美國(guó)西屋公司設(shè)計(jì)的三代核電機(jī)組，采用ASME規(guī)范1998+2000補(bǔ)遺設(shè)計(jì)和建造，蒸汽發(fā)生器水壓試驗(yàn)按ASME NB6200要求，在設(shè)備制造廠(chǎng)進(jìn)行出廠(chǎng)前水壓試驗(yàn)，在核電站現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行系統(tǒng)水壓試驗(yàn)，驗(yàn)證蒸汽發(fā)生器的完整性、密封性和制造質(zhì)量。在電廠(chǎng)系統(tǒng)熱態(tài)功能試驗(yàn)時(shí)，未設(shè)置類(lèi)似法國(guó)TPCDF52試驗(yàn)的化學(xué)方法檢驗(yàn)蒸汽發(fā)生器泄漏試驗(yàn)項(xiàng)目。

6 結(jié)論

田灣核電站5、6號(hào)機(jī)組蒸汽發(fā)生器為M310機(jī)組翻版設(shè)計(jì)，增加了在制造廠(chǎng)的一、二次側(cè)單獨(dú)水壓試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)田灣核電站5、6號(hào)機(jī)組一回路系統(tǒng)及設(shè)備的論證和對(duì)參考項(xiàng)目的分析研究，從設(shè)計(jì)角度，田灣核電站5、6號(hào)機(jī)組蒸汽發(fā)生器在制造廠(chǎng)和現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的一、二次側(cè)水壓試驗(yàn)及一回路系統(tǒng)冷態(tài)功能試驗(yàn)，已滿(mǎn)足了RCC-M的單獨(dú)試驗(yàn)及一回路系統(tǒng)的最終試驗(yàn)要求，完全可保證蒸汽發(fā)生器的完整性、密封性和制造質(zhì)量，可以取消以驗(yàn)證蒸汽發(fā)生器一次側(cè)向二次側(cè)泄漏為目的的TPCDF52試驗(yàn)。

【參考文獻(xiàn)】

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