李曉庚+王志永

摘 要 安全殼是核反應(yīng)堆繼核燃料包殼、一回路壓力邊界之后的第三道安全屏障，負(fù)有重大的安全使命，其主要功能是當(dāng)反應(yīng)堆發(fā)生失水事故時(shí)，將放射性物質(zhì)限制和消除在內(nèi)部。在役核電機(jī)組首次大修期間需進(jìn)行安全殼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)，安全筒身徑向變位測(cè)量是該項(xiàng)試驗(yàn)的重要組成部分，文章結(jié)合實(shí)際試驗(yàn)介紹了安全殼筒身變位測(cè)量的方法。通過(guò)對(duì)徑向變位試驗(yàn)結(jié)果的分析，證明核電站安全殼筒身徑向變位在設(shè)計(jì)閾值內(nèi)，有足夠的安全儲(chǔ)備，可以承受失水事故工況。

關(guān)鍵詞 安全殼；安全屏障；筒身徑向變位；測(cè)量方法

中圖分類(lèi)號(hào) TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）160-0166-01

1 概述

目前，國(guó)內(nèi)在役核電站主流型號(hào)為M310型壓水反應(yīng)堆，其安全殼結(jié)構(gòu)型式為帶密封鋼襯里的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，M310型壓水反應(yīng)堆在投運(yùn)前及在役首次大修和十年大修期間，均必須進(jìn)行安全殼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)以評(píng)價(jià)安全殼能否在反應(yīng)堆出現(xiàn)意外時(shí)承受一定的內(nèi)部壓力，驗(yàn)證其結(jié)構(gòu)性能是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求[1]。在大修期間，安全殼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)是一項(xiàng)占據(jù)主線(xiàn)時(shí)間近110h的重大試驗(yàn)。安全殼筒身變位測(cè)量是試驗(yàn)的重要組成部分，是對(duì)安全殼結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)進(jìn)行評(píng)判的主要依據(jù)。

2 安全殼筒身變位測(cè)量?jī)?nèi)容及方法

2.1測(cè)量?jī)?nèi)容[2]

安全殼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)中的筒身變位測(cè)量包括兩部分內(nèi)容：1）安全殼徑向變位；2）安全殼切向變位。

2.2測(cè)量方法

安全殼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)分為升壓和降壓兩個(gè)過(guò)程，共7個(gè)壓力平臺(tái)，在試驗(yàn)升降壓期間的每個(gè)壓力平臺(tái)均要對(duì)安全殼筒身變位進(jìn)行測(cè)量，其目的是監(jiān)測(cè)安全殼筒身變位在多級(jí)壓力下是否處于彈性范圍。

核電站采用鉛垂線(xiàn)系統(tǒng)測(cè)量安全殼的筒身變位，設(shè)置了四組鉛垂線(xiàn)系統(tǒng)布置于安全殼外表面，通過(guò)鍍鋅管屏蔽氣流、雨水等外界干擾因素，用于測(cè)量安全殼筒體 9.2m/10m、26m和42m這3個(gè)標(biāo)高處的徑向和切向變位，具體布置方位見(jiàn)表1。

鉛垂線(xiàn)系統(tǒng)的測(cè)讀儀表安裝在標(biāo)高為-6.0m的基礎(chǔ)底板上，儀表的X軸代表切向，Y軸代表徑向。測(cè)點(diǎn)在不同壓力作用下產(chǎn)生相應(yīng)的變位，導(dǎo)致鉛垂線(xiàn)和基準(zhǔn)點(diǎn)間的距離發(fā)生變化，每級(jí)壓力下鉛垂線(xiàn)和基準(zhǔn)點(diǎn)間的距離相對(duì)于零壓力下兩者間距的差值，即為測(cè)點(diǎn)的徑向和切向變位。

2.3測(cè)量結(jié)果與分析

根據(jù)歷次試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，安全殼結(jié)構(gòu)筒身切向（傾斜和扭轉(zhuǎn)）變位很小，而徑向（安全殼半徑變化）變位隨著試驗(yàn)的進(jìn)行較為明顯，本文側(cè)重于徑向變位測(cè)量結(jié)果分析，切向變位分析過(guò)程與之類(lèi)似。

試驗(yàn)過(guò)程中在各級(jí)壓力平臺(tái)下對(duì)安全殼筒體的徑向變位和切向變位進(jìn)行測(cè)度，徑向變位測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表2。

利用各級(jí)壓力平臺(tái)下安全殼筒體徑向變位的測(cè)量數(shù)據(jù)繪制代表性較高的26.0m標(biāo)高處測(cè)點(diǎn)在0.21MPa平臺(tái)及0.42MPa平臺(tái)下徑向變位橫視圖（圖1）及安全殼筒體所有測(cè)點(diǎn)的徑向?qū)崪y(cè)變位曲線(xiàn)（圖2）用于結(jié)果分析。

結(jié)合各標(biāo)高水平徑向?qū)崪y(cè)變位曲線(xiàn)，結(jié)果分析如下：1）在最大試驗(yàn)荷載（0.420MPa.g）作用下，26.0m標(biāo)高處徑向變位最大，9.2/10.0m標(biāo)高處次之，42.0m標(biāo)高處變位相對(duì)最小。徑向最大變形出現(xiàn)在239.40gr方位，標(biāo)高26m處，為7.27mm，為期望值（8.2mm）的88.7%，沒(méi)有超過(guò)期望值的130%。

2）從半壓平臺(tái)及最高壓平臺(tái)26.0m標(biāo)高處徑向變位橫視圖（圖1）來(lái)看，受到孔洞效應(yīng)以及不均勻太陽(yáng)輻照影響，同標(biāo)高不同測(cè)點(diǎn)變形量并不一致。

3）從所有測(cè)點(diǎn)的徑向?qū)崪y(cè)變位曲線(xiàn)（圖2）來(lái)看，徑向變位值與壓力臺(tái)階相吻合，呈現(xiàn)可逆線(xiàn)性關(guān)系，且殘余變形較小。

3 結(jié)論

1）在試驗(yàn)循環(huán)壓力作用下，安全殼筒身表現(xiàn)出很好的恢復(fù)性，在事故內(nèi)壓（0.42MPa.g）作用下，筒身徑向?qū)嶋H變位小于驗(yàn)收值，說(shuō)明其預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理有效。

2）安全殼結(jié)構(gòu)性能良好，有足夠的安全儲(chǔ)備，其強(qiáng)度可以承受失水事故工況。

參考文獻(xiàn)

[1]NB/T 20017-2010，壓水堆核電廠(chǎng)安全殼結(jié)構(gòu)整體性試驗(yàn)[S].NB/T 20017-2010，Pressed water reactor nuclear power plant containment structural integrity test[S].

[2]RCC-G，壓水堆核島土建設(shè)計(jì)和建筑規(guī)程[S].RCC-G，Thenuclear island civil engineering design and construction procedures of pressed water reactor[S].