魏紹明 劉順 趙方 陳衡 汪雙印 羅杰

EPR核電站役前檢查射線檢驗技術

魏紹明 劉順 趙方 陳衡 汪雙印 羅杰

（中廣核檢測技術有限公司 蘇州 215004）

射線檢驗是核電站役前檢查中常用的體積檢驗方法，本文依據(jù)臺山核電站一號機役前檢查射線檢驗經(jīng)驗，介紹射線檢驗技術在EPR核電機組中的應用情況，并對EPR核電站役前檢查中的射線檢驗技術進行簡要介紹。

EPR核電站；役前檢查；射線檢驗

1 引言

EPR（European pressurized water reactor）是由法國阿海法集團和德國西門子公司聯(lián)合設計開發(fā)的新一代壓水堆核電技術，廣東臺山核電站在國內(nèi)首次采用該技術。核電站在運行壽期內(nèi)，機械承壓設備可能受到應力、溫度、輻照、腐蝕、振動和磨損等多種因素的影響，從而引起老化、脆化、疲勞以及在役缺陷。因此，有必要對核島機械承壓設備狀態(tài)和結構完整性采取一系列的檢查活動，以便及時地發(fā)現(xiàn)新產(chǎn)生的缺陷和跟蹤已知缺陷的擴展，判斷它們對核電站繼續(xù)安全運行是否可以接受，或是否有必要采取補救措施。根據(jù)國家核安全法規(guī)HAD103/07（核電廠在役檢查）的要求，核電站在投入運行前需進行一次全面檢查，即役前檢查，其結果作為核電站設備在役檢查的原始資料和比較依據(jù)[1]。

射線檢驗是利用射線可穿透物質和在物質中有衰減的特性來發(fā)現(xiàn)缺陷的一種檢驗方法。它可以檢查金屬和非金屬材料及其制品的內(nèi)部缺陷，如焊縫中的氣孔、夾渣、裂紋、未焊透等[2]。在民用核安全設備制造建造和運行過程中，射線檢驗由于具有其缺陷顯示直觀、準確以及得到的射線底片可用于缺陷的分析和作為質量憑證永久存檔等優(yōu)越性得到了廣泛的應用，本文參照臺山核電站一號機役前檢查射線檢驗經(jīng)驗，介紹射線檢驗技術在EPR核電站役前檢查工作中的應用情況。

2 檢驗對象

役前檢查是在核電站首次裝料前（或在備件投入使用前）對在役期間需進行規(guī)范要求的定期再鑒定與定期檢查的設備或主要備件所進行的首次全面檢查。其目的是為以后在役檢查比對和評判建立參考零點。EPR核電站役前檢查范圍要包括所有《壓水堆核電廠核島機械部件在役檢查規(guī)則》（RSE-M，2010版）要求的在役檢查對象。其中射線檢驗主要針對可能危及核電站安全的主回路系統(tǒng)的壓力邊界焊縫，如反應堆壓力容器接管異種金屬焊縫，蒸汽發(fā)生器一次側管嘴與安全端異種金屬焊縫，穩(wěn)壓器上下封頭各接管異種金屬焊縫，主管道與主泵進出口連接焊縫等。

3 射線檢驗技術的實施

3.1 反應堆壓力容器射線檢驗

反應堆壓力容器RPV固定和包容堆芯和堆內(nèi)構件，使核燃料的裂變反應限制在一個密封的空間內(nèi)進行。射線檢驗對象為反應堆壓力容器進出水管嘴與安全端異種金屬焊縫，共計8道焊縫。反應堆壓力容器基體材質為16MND5，主管道基體材質為Z2CND18.12N2。對接焊縫填充金屬材質為 INCONEL52，進、出水管規(guī)格均為 準932×76mm[3]。

反應堆壓力容器進出水管嘴與安全端連接的異種鋼金屬焊縫透照時，采用中廣核檢測技術有限公司開發(fā)的CNIS-RT檢查裝置，通過CNIS-RT設備遠程控制射線源位置和工作狀態(tài)，將源置于接管軸線和焊縫中心線交點處，垂直中心透照安全端異種鋼焊縫（如圖1所示）。

圖1 曝光示意圖

3.2 蒸汽發(fā)生器射線檢驗

蒸汽發(fā)生器是EPR核電站一回路系統(tǒng)主設備之一的，該設備一方面將反應堆所產(chǎn)生的熱量傳遞給二次側工作介質水，使水成為飽和蒸汽，從而推動汽輪機發(fā)電；另一方面將帶放射性的一回路系統(tǒng)與不帶放射性的二回路系統(tǒng)隔離。役前檢查過程中，蒸汽發(fā)生器受檢對象為蒸汽發(fā)生器一次側管嘴與安全端異種金屬焊縫。蒸汽發(fā)生器一次側基體材質為20MND5，主管道基體材質為Z2CND18.12N2，填充金屬材質為SPECIAL METALS INCONEL 52。按照要求需要利用Ir192源對蒸汽發(fā)生器一次側管嘴與安全端異種金屬焊縫進行射線檢驗。焊縫的檢驗區(qū)域應當包括填充金屬和熱影響區(qū)，其檢驗范圍為焊縫寬度加其兩側各至少10mm。

對蒸汽發(fā)生器一次側管嘴與安全端異種金屬焊縫進行射線檢驗時，采用中廣核檢測技術有限公司研發(fā)的SG工具架進行射線源定位，定位組件可連同輸源管從人孔送入蒸汽發(fā)生器水室，到達接管與主管道的焊縫平面中心，支腿從收攏狀態(tài)調節(jié)到張開狀態(tài)而定位在接管內(nèi)，再將射線源通過工具架導入，對被檢部位進行曝光（如圖2所示）。

圖2 曝光示意圖

3.3 主泵射線檢驗

EPR核電站主泵用于輸送高溫高壓的冷卻劑，使其被迫循環(huán)流動。連續(xù)不斷地將反應堆中產(chǎn)生的熱能輸送到蒸汽發(fā)生器，以保證一回路系統(tǒng)的正常工作，主泵是核動力裝置的重要設備，是主系統(tǒng)中高速旋轉的設備。屬于核電站的一級設備。役前檢查過程中受檢對象為主管道與主泵進出口連接焊縫，主泵基體材質為Z3CN20.09M，主管道基體材質為X2CrNi19.10。對接焊縫填充金屬材質為ER316L和ER316LSi。

使用Ir192源進行主管道與主泵進出口連接焊縫射線檢驗，源規(guī)格選用準3×2mm。采用專用工具架對源進行定位。工具架應經(jīng)自檢合格，定位精度控制在±5mm。源置于接管軸線和焊縫中心線交點處，周向透照，曝光示意圖如圖3所示。

圖3 主泵進出口連接焊縫射線檢驗曝光示意圖

3.4 穩(wěn)壓器射線檢驗

壓水堆核電站穩(wěn)壓器作為一回路壓力邊界一部分，作用是補償一回路冷卻水溫度變化引起的一回路水容積的變化，以及調節(jié)和控制一回路系統(tǒng)冷卻劑的工作壓力。穩(wěn)壓器設備的主結構由上封頭、筒體、下封頭等部分組成。役前檢查過程中受檢對象為穩(wěn)壓器上封頭泄壓和排氣管、波動管管嘴與安全端連接異種金屬焊縫、穩(wěn)壓器波動管管嘴與下封頭連接焊縫。

穩(wěn)壓器上封頭4個泄壓接管、排氣管、波動管管嘴與安全端連接異種金屬焊縫透照時，膠片和射線源位于工件外側，雙壁單影透照，如圖4（a）所示，使用Ir192源進行泄壓管和排氣管安全端焊縫射線檢驗，使用Co60源進行波動管管嘴與安全端連接異種金屬焊縫射線檢驗。波動管管嘴與下封頭連接焊縫射線檢驗時，采用Co60射線源機，源放于電加熱器隔熱板中心孔圓心下側不大于66mm處，采用偏心周向透照如圖4（b）所示。

圖4 穩(wěn)壓器射線檢驗曝光示意圖

4 檢驗工藝要點

RCC-M標準中MC3000部分及RSE-M標準對壓水堆核電站射線檢測技術作了具體規(guī)定和說明。具體檢驗工藝要點總結如下：

（1）幾何不清晰度要滿足標準要求，幾何不清晰度應為：

式中：

a：被檢區(qū)域入射表面到膠片的距離（mm）；

F：源到膠片的距離（mm）；

d：射線源尺寸（mm）。

（2）采用雙膠片技術，膠片選用Kodak M100、AGFA D3或與之相當?shù)哪z片，膠片應在有效期內(nèi)，要求灰霧度值不超過0.3；

（3）Ir192源的鉛濾光板厚度為0.5，1.0，1.5和2.0mm；Co60源的鉛濾光板厚度為2.0mm；

（4）增感屏表面應保持干凈、光亮并無劃痕。采用Ir192源曝光時，前后屏采用0.2mm的鉛屏，2×0.1mm鉛質中屏；采用Co60源曝光時，前中后屏均采用0.25mm的不銹鋼增感屏；

（5）底片黑度滿足總要求，當雙片觀察時黑度應大于2.7且不超過4.5，同一點黑度差不超過0.5；當單片觀察時每張膠片黑度不得小于2.0且不超過4.5，且底片評定區(qū)內(nèi)的黑度應是逐漸變化的；

（6）膠片的處理最好在8h之內(nèi)，最遲不超過24h。膠片采用人工處理方式，顯影溫度為20±1℃，顯影時間5～8min，處理后底片硫代硫酸鹽離子濃度應低于0.05g/m2。

5 結束語

射線檢驗技術在EPR核電站役前檢查過程中有很廣泛的應用，本文對國內(nèi)首次EPR核電站役前檢查中射線檢驗技術的應用進行介紹，為后續(xù)在役檢查提供原始檢驗數(shù)據(jù)，驗證在役檢查過程中檢驗實施的可行性，為后續(xù)技術改進提供支持。

[1]華雄飛，毛羽飛，張鐵輝，李金強，梅義俊，劉 順.核電站主回路系統(tǒng)主要設備的射線透照工藝[J].無損檢測，2012，34（2）：60～64.

[2]強天鵬，主編.射線檢測[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2007：25～27.

[3]胡 歡.核反應堆壓力容器及制造[J].裝備機械，2010，04：20～25.

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2016-10-22