李智維 潘衛(wèi)華 蒲曉彬 歐明秋

（中核核電運行管理有限公司，浙江 嘉興 314300）

0 引言

秦山核電廠1號機組反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)每條環(huán)路的冷段和熱段均設(shè)置了5支快速響應(yīng)鉑電阻溫度計，用于測量反應(yīng)堆冷卻劑環(huán)路的窄量程溫度。每條冷段和熱段上的4支鉑電阻溫度計測得的窄量程溫度信號經(jīng)處理后發(fā)出4個通道的環(huán)路平均溫度Tavg和溫差△T信號。每條環(huán)路產(chǎn)生2個溫差信號、4個平均溫度信號送反應(yīng)堆保護系統(tǒng)，2個平均溫度信號送反應(yīng)堆功率控制系統(tǒng)等，并且在電站計算機系統(tǒng)CPC上對這些信號進行顯示和記錄，這些溫度隨反應(yīng)堆功率水平而變化[1]。具體流程圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)流程圖

反應(yīng)堆冷卻劑熱段與冷段的溫差△T和反應(yīng)堆冷卻劑的平均溫度Tavg信號用于反應(yīng)堆控制和保護。

這些控制和保護有：出現(xiàn)極大偏差時的報警和緊急停堆、二回路控制、控制棒組動作控制、穩(wěn)壓器水位額定值的計算。這些溫度信號與反應(yīng)堆的安全性和正常運行息息相關(guān)，十分重要，對于精度和響應(yīng)時間都有較高的要求。

鉑電阻溫度計及其配套設(shè)備為核安全1級設(shè)備，其作為一回路壓力邊界，要能忍受長期的高溫、高壓、輻照和冷卻劑高速沖擊的工況[2]，并要能經(jīng)受相當烈度的地震考驗。秦山核電廠一期的主系統(tǒng)旁路鉑電阻溫度計由法國的SEREG Bailey公司生產(chǎn)，于1988年安裝，使用多年后出現(xiàn)了以下問題：

（1）廠家停產(chǎn)；

（2）鑒定文件不完整；在首次PSR審查中發(fā)現(xiàn)，用于測量反應(yīng)堆冷卻劑溫度的1E級小惰性鉑熱電阻溫度計缺少抗震性能的依據(jù)，抗震相關(guān)資料弱項一直未能有效解決，供貨商無法補充提交相關(guān)資料。

為徹底解決上述問題，筆者采用一款具有良好核電業(yè)績的成熟產(chǎn)品，它能滿足各項技術(shù)參數(shù)和性能指標，其外形尺寸、安裝方式、接線方式與原溫度計一致，功能上完全能替代原產(chǎn)品。

1 鉑電阻的基本原理

鉑電阻一般有感溫元件、護套管、連接電纜等組成[3]，鉑電阻是基于金屬導體的電阻值隨溫度的變化而變化的這一特性來進行測量，即在一定的溫度下，先測量處鉑電阻的阻值R，然后計算出等價的溫度t，其R-t的特性如圖2所示。圖中Rt：溫度為t℃時鉑電阻測量值，R0：溫度為0℃時鉑電阻的測量值，Rt/R0為鉑電阻的電阻比。

圖2 鉑電阻R-t特性圖

在-200℃至850℃的范圍內(nèi)，工業(yè)鉑電阻的R-t特性為：

鉑電阻溫度計對溫度計的精度、響應(yīng)時間、抗震等都有較高的要求。其主要性能要求為：

（1）在溫度為265℃～335℃之間，流速為4 m/s的水中，響應(yīng)時間≤1.5秒；

（2）500VDC絕 緣 電 阻：20℃時≥100 M；300℃時≥10 M；

（3）電阻允許偏差：±（0.3+0.5%|t|）；

（4）鉑電阻溫度計型式試驗中的抗震試驗譜應(yīng)包絡(luò)秦山核電站安全殼3米至9米樓層地震譜；

（5）抗輻照：溫度計承受累積γ劑量(2×106Gy)(正常積累+事故積累)后0℃時的∣Δt∣≤0.05℃；

（6）壓力試驗：保護管設(shè)計壓力：(17.5Mpa)；

（7）極限溫度試驗：0℃時的∣Δt∣≤0.05℃。

鉑電阻溫度計試驗項目包括但不限于分度試驗、絕緣電阻、介電強度、熱響應(yīng)時間、自熱效應(yīng)、重復性、極限溫度、跌落試驗、復現(xiàn)性、壓力試驗、振動試驗、輻照試驗、熱老化試驗、抗震試驗、失水事故環(huán)境模擬試驗（LOCA試驗）等。

測溫旁路段是反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)測溫旁路的一部分，用于安裝測溫儀表的管段。六角頭螺塞和密封墊片僅用于主管道測溫旁路段在制造廠水壓試驗和現(xiàn)場測溫儀表安裝前系統(tǒng)水壓試驗時封堵。測溫旁路段儀表接管座的材料為316型奧氏體不銹鋼鍛棒，其設(shè)備技術(shù)要求為：

（1）工作壓力：P=15.2 MPa；

（2）工作溫度：t=320℃；

（3）設(shè)計壓力：P=17.2 MPa；

（4）設(shè)計溫度：t=350℃；

（5）水壓試驗壓力：P=21.5 MPa；

（6）設(shè)計壽期：40年；

（7）工作介質(zhì)：管內(nèi)介質(zhì)為帶有放射性劑量的高溫含硼水。

2 現(xiàn)場實施及應(yīng)用

2.1 鉑電阻溫度計底座安裝及焊接

分別在每段測溫旁路管段上安裝5個溫度計底座，共計20個溫度計底座，同時每個底座安裝力矩要求為75 N·M，并進行焊前PT、層間PT、滿焊后PT，20道焊口均滿足要求，且PT檢測一次合格。

2.2 測溫旁路管段溫度計底座焊接后離線水壓試驗

對四段測溫旁路管段在完成溫度計底座安裝焊接后用專用堵頭密封底座螺紋口，力矩要求為20～30 N·M，初次密封力矩為20 N·M,然后進行1.1倍運行壓力（16.72 MPa）的離線水壓試驗，水壓試驗一次合格，在各試驗平臺無任何泄漏及壓降。

2.3 環(huán)路I冷熱段與環(huán)路II冷熱段現(xiàn)場施工

由于設(shè)備到貨較晚，且改造項目需在電廠低水位結(jié)束前完工，造成施工工期短，因此項目施工分兩個階段，安排環(huán)路I冷熱段兩個測溫旁路管段同時施工，環(huán)II冷熱段兩個測溫旁路管段同時施工，在施工期間儀控與機械專業(yè)合理安排作業(yè)時間，避免交叉作業(yè)。

3 關(guān)鍵點分析

3.1 壓力邊界完整性確認

主系統(tǒng)鉑電阻溫度計作為一回路的壓力邊界，安裝在測溫旁路管段上，直接與反應(yīng)堆冷卻劑接觸，工作壓力為15.2 Mpa，如果密封不嚴將會導致反應(yīng)堆冷卻劑泄露，因此對測溫旁路管段的壓力邊界完整性確認非常重要。

（1）焊接質(zhì)量控制，需要具有核級焊接資質(zhì)的焊工對新測溫旁路管段進行回裝組對焊接，焊接方式均為對接焊，機械組在焊接前對焊口坡口進行焊前PT和打底PT，在滿焊后再進行滿焊PT及RT，最終PT與RT均一次合格。

（2）現(xiàn)場水壓試驗驗證，新型鉑電阻溫度計底座與測溫旁路管段采用角焊密封，鉑電阻溫度計與溫度計底座通過卡套錐形面密封，如圖3所示，上卡套力矩安裝為30 N·M，下卡套力矩安裝為45 N·M，根據(jù)系統(tǒng)工藝流程圖，利用測溫旁路管段的前端隔離閥與對空閥將溫度計所在管段進行隔離，在從后端疏水閥側(cè)用除鹽水打壓至運行壓力15.2 Mpa的1.1倍16.72 Mpa，保證壓力維持在半小時以上，檢查確認溫度計安裝卡套位置及測溫旁路管段上的各個焊縫均無滲漏現(xiàn)象并無壓降。

圖3 焊縫效果圖

3.2 儀表通道精度驗證及檢查

反應(yīng)堆冷卻劑旁路溫度測量為窄量程回路，顯示測溫范圍為：250℃～320℃，只有當溫度達到250℃以上時才能在后端儀表進行顯示，而且通道精度需滿足偏差小于1%的標準要求。為保證新安裝的20支反應(yīng)堆冷卻劑旁路鉑電阻溫度計從現(xiàn)場就地端至主控顯示側(cè)整個回路通道的精度都滿足要求，對20個溫度測量回路進行通道校驗，通過利用標準信號源從就地端子箱模擬250℃、267.5℃、285℃、302.5℃、320℃時的鉑電阻信號對回路通道進行五點校驗，根據(jù)測試數(shù)據(jù)進行處理計算分析所有通道精度均滿足要求，通道精度線性曲線如圖4所示。

圖4 通道精度曲線圖

3.3 升溫升壓階段配合試驗和檢查

結(jié)合大修主線，組織人員在升溫升壓平臺時間點配合參與現(xiàn)場工作，分別在9.81 Mpa、11.81 Mpa、13.81 Mpa、15.2 Mpa、15.5 Mpa壓力平臺對四段測溫旁路管段的14個對接焊口和20個溫度計底座角焊口進行查漏均符合要求，未見任何泄漏點。

在80℃、120℃、180℃、260℃、280℃各個溫度平臺配合進行TC/RTD試驗，升溫升壓前后，在冷態(tài)與熱態(tài)配合進行了反應(yīng)堆旁路冷卻劑流量試驗均滿足24 m3/h的要求。確認溫度指示在280℃平臺下的TC/RTD比較試驗均滿足偏差在±2.3℃之內(nèi)的要求，試驗數(shù)據(jù)詳見表1所示。

表1 280℃平臺TC/RTD試驗數(shù)據(jù)

4 結(jié)語

主系統(tǒng)快速響應(yīng)鉑電阻溫度計的安全穩(wěn)定運行是保障核安全的重要前提,改進后降低了鉑電阻溫度計的缺陷率，提升了設(shè)備的可靠性，同時也解決了PSR審查時提出的弱項，為秦山核電廠一期的延續(xù)運行打牢了基礎(chǔ)，此外該改造在電廠壽期末階段具有參考價值，可供其他電廠借鑒。