徐元東

中核武漢核電運行技術股份有限公司 湖北武漢 430223

美國EPRI針對堆內(nèi)構件，專門開發(fā)了《PWR堆內(nèi)構件材料老化降質(zhì)機理的篩選和門檻值》、《PWR堆內(nèi)構件管理其老化效應的策略》等文件來規(guī)范核電廠堆內(nèi)構件的老化管理活動。美國NRC也要求電廠通過水化學控制、在役檢查等來管理堆內(nèi)構件的潛在老化效應，對其相關的老化管理活動進行系統(tǒng)性的規(guī)定。

本文簡要論述了在延壽運行期間，堆內(nèi)構件老化機理的范圍、老化分析的方法等，確定其對這些潛在的老化效應/機理是否能實施充分、有效的管理，從而保障堆內(nèi)構件的老化管理部件在延壽期間可執(zhí)行其預期功能。

1 老化管理的范圍

堆內(nèi)構件老化管理的范圍包括吊籃筒體、吊籃法蘭、吊籃出口管嘴、圍板、輻板、導向筒、壓緊彈簧等老化問題的管理。

通過材料/環(huán)境分析法，并參考美國的技術導則，以及結合核電廠內(nèi)部經(jīng)驗反饋，堆內(nèi)構件的老化效應包括：各種形式的開裂，包括SCC等；磨損引起的材料損失；熱老化或中子輻照脆化引起的斷裂韌性降低；輻照腫脹引起的尺寸改變；由熱和輻照促進應力松弛引起的預載荷損失。

2 堆內(nèi)構件的老化分析

2.1 堆內(nèi)構件老化分析評估方法包括

（1）根據(jù)EPRIMRP技術導則建立的相應的老化機理篩選準則，并結合核電廠堆內(nèi)構件部件的材料、制造過程、運行環(huán)境、應力等因素，確定各老化機理發(fā)生的可能性，并將該準則用于識別主要的老化機理和受老化影響的主要部件；

（2）通過故障模式、影響及危害分析（FMECA），從失效可能性和損傷可能性兩方面半定量評估受到開裂、斷裂韌度降低、材料損失以及尺寸改變等老化效應影響大的部件；

（3）結合篩選準則，對識別出的主要堆內(nèi)構件部件進行功能性分析[1]。

根據(jù)堆內(nèi)構件老化機理發(fā)生的可能性和造成的后果不同，對其部件進行分類，并采取不同的老化管理措施。堆內(nèi)構件部件可以分為A類、B類和C類。

2.2 堆內(nèi)構件部件初步分類

初步分類主要是把現(xiàn)有堆內(nèi)構件部件初步分為類別A和非類別A部件。其中非類別A部件是指篩選參數(shù)高于老化篩選準則而篩選出的堆內(nèi)構件部件，對于該類部件，將通過FMECA的詳細分析進而識別出其中的主要部件。

2.3 堆內(nèi)構件部件FMECA分析

堆內(nèi)構件的FMECA是一個自下而上的用于分析潛在失效發(fā)生對系統(tǒng)影響的方法。它通過逐一分析堆內(nèi)構件各組成部件的不同失效對運行、系統(tǒng)和周圍部件的影響，全面識別其中的主要部件，并為評價和改進部件可靠性提供基本信息。

與篩選相結合的FMECA的目的是基于材料老化機理和功能分析（包括部件失效后果考慮、電站可靠性和經(jīng)濟影響考慮）為堆內(nèi)構件分類和評級提供技術基礎[2]。本質(zhì)上，F(xiàn)MECA是初步篩選和增強分類的中間步驟。

FMECA開始分析屬于定性分析，評估可能性和后果后可以達到半定量分析的目的。

（1）部件失效：給定部件因一種或多種老化機理導致材料退化，從而引起部件在正常運行或事故條件下失去執(zhí)行其預期設計功能的能力。

（2）失效可能性：部件在運行壽期內(nèi)出現(xiàn)失效的可能性。

（3）堆芯損傷：對一個或多個燃料組件或其它堆內(nèi)構件部件的物理損壞，或者通過燃料、堆芯支撐/燃料彈簧壓緊力喪失、松動件、多個控制棒插棒能力喪失等直接影響和削弱安全停堆能力。

（4）損傷可能性：有條件的部件失效導致的堆芯損傷可能性不代表真實的失效可能性。

2.4 堆內(nèi)構件的部件識別

堆內(nèi)構件老化增強分類的目標是處理FMECA得到的半定量結果，識別出受老化影響的主要部件[3]。因此，F(xiàn)MECA評估結果將作為分類和評級處理的初始輸入。基于FMECA結果，確定每個已識別部件的分類。

3 結語

（1）堆內(nèi)構件通過四步分類方法（基于篩選準則的老化機理分析、初步分類、FMECA分析、部件識別）將其三類部件歸類到以下四組之一：主要部件、擴大部件、現(xiàn)有大綱部件和無附加措施部件，識別了需進行老化效應探測的部件；

（2）在堆內(nèi)構件的老化效應探測上，用于主要部件和現(xiàn)有大綱部件的老化效應探測，若老化效應超出預期水平時，則還需包含擴大部件；

（3）對核電廠堆內(nèi)構件的老化管理進行了規(guī)定，能對潛在的老化效應/機理實施充分、有效的管理，從而保障堆內(nèi)構件老化管理部件在延壽期間執(zhí)行其預期的功能。