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DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.118
摘 要：近年来，我国核电事业发展迅速，但需要注意的是，核电厂及核电站的运行和发展需要以安全为基础，许多新建机组对核电站运行的安全性提出了更高的要求。核级设备是影响核电站运行安全水平的重要因素，做好核级设备的缺陷分析、安全鉴定及缺陷处理工作至关重要。该文从核级设备检查概况着手，明确了我国核电站核级设备检查工作的依据和指导规范，之后结合实例着重探讨了核级设备缺陷检查的具体方法、流程和注意要点，旨在为相关研究与实践提供参考。
关键词：核电站 核级设备 缺陷检查 缺陷处理
中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（b）-0118-03
1 我国核级设备检查概况
在40多年的发展中，我国核工业已经建立了相对完善的核电规范及相关技术体系，国家和安全局颁布了《核电厂运行安全规定》（HAF103）法令和《核电厂在役检查规定》（HAD103/07）导则，为核电站在役检查工作提供依据和指导。但需要注意的是，截止到目前，我国还没有形成正式的在役检查规范，核电站在大多以法国《压水堆核电厂在役检查规则》（RSE-M）为检查规范，或采用美国的相关规范，国家核安全局明确规定，无论核电站采用哪种规范，都需要满足核安全法相关规定，即以HAF103和HAD103/07为基准。需要明确的是，我国核电建设标准体系还有待进一步完善，许多核电站在运维管理的过程中以RSE-M标准体系为基准，一旦HAD103与RSE-M出现矛盾或冲突，则需以HAD103规定为依据执行相关工作。
在RES-M中对核级设备处理、维修及分类等方面进行了详細的规定和讲述，对于容器设备来说，其缺陷处理流程如下：发现设备缺陷、判定设备缺陷、设备缺陷处理。其中缺陷处理是一项系统性的工作，主要包括设备缺陷检查、缺陷分析、缺陷性质确定及制定和选择缺陷处理方案等。
核电站核级设备维修工作可以大致分为两类：（1）补救性维修工作。补救性维修指的是发现系统或设备出现故障之后的维修活动，主要包括故障维修、故障件更换等。（2）预防性维修工作。顾名思义，预防性维修工作的目的就是预防核级设备出现故障，通过预防性维修来减少系统或设备出现故障的概率、频率并降低故障带来的不利影响，预防性维修工作主要包括设备检查、设备监视、设备修复及更换等。用形象的方式来对核电站核级设备维修活动进行归纳，即核级设备的预防性维修为设备体检，而补救性维修即设备功能恢复。
2 核级设备检查与鉴定
2.1 缺陷无损检验
核级设备的缺陷检查需要以缺陷特性及类型为基础，合理地选择检查方法，在RES-M中规定了众多核级设备无损检验方法和手段，不同的方法有一定的差异性，对不同检查项目的检验效果不同，具体来说如表1所示。
需要注意的是，核级设备缺陷检验方法并不是一概而论的，在选择的过程中，需要对实际情况、影响因素及设备安全等方面进行综合考虑[1]。举例来说，在进行设备承压焊缝的检验过程中，需要考虑设备安全受到承压焊缝的影响，且在非体积型缺陷和体积型缺陷的检验中，两种体积检验方法各有优势。而对于奥氏体不锈钢的焊缝检验来说，在采用UT法进行检验的过程中，受到晶粒粗大的影响，会导致出现本底噪波信号，这就给焊缝缺陷信号的识别和分辨带来了较大的困难，为了保证检验的灵敏度，只能采用RT法进行检验。
2.2 安全等级划分与鉴定
2.2.1 核级设备安全等级划分
核级设备分级有着多种标准，例如安全等级、抗震等级、质保等级等等，其中以安全等级划分为基础，指的是确定安全功能设备，明确其执行安全功能的重要性。具体安全等级划分如下：（1）核安全一级设备，故障后会影响反应堆停放、出现失水事故等的设备属于核安全一级设备，例如冷却剂系统设备、与冷却剂系统相连接的冷却水管（内径>10.6 mm）、蒸汽管道（内径>21.9 mm）、安全阀等。（2）核安全二级设备：主要包括RRA、RIS、隔离系统、安全壳、空气监测系统设备等[2]。（3）核安全三级设备，主要指的是对安全起到重要作用或产生重要影响的设备，但这些核级设备故障之后不会产生直接放射性后果，主要包括ASG系统设备、RRI系统设备、PTR系统设备等。
2.2.2 核级设备安全鉴定过程
核级设备鉴定工作有着持续性特点，贯穿核电站的设计到设备服役寿命期终结整个过程，要求核级设备能够有效投入运行并满足运行要求。一般来说，核级设备安全鉴定主要包括两个方面：第一，环境鉴定，对设备在正常环境下与故障环境下的性能进行鉴定；第二，抗震鉴定，对设备在动力条件下性能进行鉴定。核级设备具体安全鉴定流程如下。
（1）初始设备鉴定。
初始设备鉴定主要包括：①明确核级设备鉴定的相关要求，例如功能性要求、环境适应性要求、荷载条件要求等；②对已经存在的鉴定文件进行检查，结合检查结果说明设备仍需改进之处；③完善核级设备鉴定文件，注明鉴定情况。
（2）制造与后续供货。
鉴定人员以收集到的核级设备资料为基础，设计鉴定方案，主要工作如下：①设备采购，选择供应商，并对供应商的生产能力和技术能力进行科学评估；②对改进项带来的影响进行分析，审查鉴定文件。
（3）鉴定状态保持。
在核电站运行生产期间也需要进行核级设备的鉴定，保证核级设备在运行的过程中能够维持鉴定状态，具体工作如下：①以核电站使用标准为基础进行备件种类划分，为备件采购提供依据；②在设备维修的过程中要重视设备鉴定工作，保证维修人员技能水平符合要求；③做好经验反馈工作，及时发现核级设备偏差及缺陷，分析不符合要求的项目。
3 核级设备缺陷检查实例分析 核级设备在役检查的过程中，需要以设备运行中反馈的缺陷性质、类别和设备特性来确定并设计检查项目，并不是盲目地增加检验项目，以压水堆典型压力容器稳压器的检验为例，其属于低合金钢制造的立式压力容器，在高温高压环境下工作，一回路介质会导致材料辐照脆化，因此需要用辐照试块对设备材料进行长期监督[3]。需要注意的是，设备本体没有降质机制，这就需要针对容易出现的缺陷开展在役检查工作，例如人孔紧固件、支承组等的焊缝检查，具体在役检查无损检验项目如表2所示。
4 核级设备缺陷判定
核级设备的缺陷处理以显示检定结果及偏差分析为前提，得到核级设备在役检查结果信号显示之后，需要进行鉴别和分析，以此来获取核级设备缺陷的性质、危害及形状等信息，判断缺陷维修是否可操作，从而为核级设备缺陷处理提供依据。
4.1 显示鉴定
核级设备进行无损检验之后，会收集各个无损检测仪器的原始数据，主要包括图像数据、测量值数据及相关信号等，如果数据值超过记录值，则需要进行记录，并对无损检测仪器的信号显示进行鉴定，以此来对信数据值的突然变化进行分析，排除与缺陷无关的突变显示信号，即找出伪信号，伪信号指的是由于设备材料机箱结构或表面尺寸干扰而产生的信号，在排除伪信号之后判断核级设备是否存在偏差。
4.2 偏差分析
在制定和选择核级设备缺陷处理方案之前，需要收集相关资料，进行偏差分析，以此来降低偏差发生概率。具体分析内容如下：（1）缺陷评判。以显示鉴定结论为基础，对核级设备具体的缺陷情况进行分析，主要包括缺陷存在与否、缺陷性质分析、定性缺陷线性分析、缺陷原因分析及包络几何特征分析等，此外，需要以UT检查回波特性为依据来判断缺陷是体积型缺陷还是非体积型缺陷。（2）缺陷评判结果分析。对缺陷原因、尺寸及位置等进行确定，以此来为缺陷处理方案的确定和选择提供参考依据。（3）缺陷扩展假设：评估缺陷扩展及新缺陷出现的可能性。（4）缺陷危害分析：分析缺陷是否会对设备的密封性和完整性带来危害。（5）设备状态评价。以上述分析结果为基础，对核级设备状态进行评价，评估设备缺陷维修风险、成本及可操作性，以此来决定是进行缺陷维修处理还是直接更换新设备。（6）安全性分析。对失效的核级设备可能造成的安全后果进行分析。（7）跟踪评价。对后续监督检查核级设备的必要性和具体方法方式进行评估。
5 缺陷处理与改进
经过偏差分析之后，会获得核级设备缺陷性质、位置、可能导致的后果及维修可操作性等信息，以此为依据可开展缺陷处理活动。在选择处理方案的过程中，需要对方案可行性及维修影响进行评估，以此来制定后续核级设备的监督要求。核电站运营单位是核级设备缺陷处理方案的选择主体，RES-MA5400中给出了偏差处理选择通用准则及核安全一级设备、二级设备及三级设备分别的使用条款，核电站运营单位应当以上述准则和条款为基础，制定核级设备处理方案的具体执行标准和执行要求，结合方案评估和分析结果，合理地选择处理方案并进行处理方案的执行，需要注意的是，核级设备处理方案执行时机选择也至关重要，一般来说，应当在换料大修期间来执行处理方案，进行核级设备的缺陷处理工作，以尽可能降低对核电站运行生产的影响。
6 结语
综上所述，核级设备缺陷分析与处理是一项系统性的工程，涉及到的环节和内容众多，需要把握的关键点复杂。在具体核级设备缺陷检查的过程中，需要结合实际情况合理选择检查方法并做好分析工作，以此为依据制定合理有效的缺陷处理方案。此外需要明确的是，我国核电站当前普遍应用的RSE-M标准有着一定的局限性，涉及到具体缺陷去除的过程中存在操作性较差的问题，因此工程实际应用的过程中，需要结合国内外核级设备维修规范，参考成功案例，以此来保证核级设备分析及处理的有效性和可靠性。
参考文献
[1] 李焕鸣，侯晔，邓丰.核级设备缺陷的分析和处理[J].科技视界，2015（27）：10-11.
[2] 劉峤.核电工程设备质量监督工作指令式管理方法研究[D].天津大学，2014.
[3] 邱乙亩，肖建.核级泵类设备不符合项管理浅述[J].水泵技术，2014（3）：1-5.
摘 要：近年来，我国核电事业发展迅速，但需要注意的是，核电厂及核电站的运行和发展需要以安全为基础，许多新建机组对核电站运行的安全性提出了更高的要求。核级设备是影响核电站运行安全水平的重要因素，做好核级设备的缺陷分析、安全鉴定及缺陷处理工作至关重要。该文从核级设备检查概况着手，明确了我国核电站核级设备检查工作的依据和指导规范，之后结合实例着重探讨了核级设备缺陷检查的具体方法、流程和注意要点，旨在为相关研究与实践提供参考。
关键词：核电站 核级设备 缺陷检查 缺陷处理
中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（b）-0118-03
1 我国核级设备检查概况
在40多年的发展中，我国核工业已经建立了相对完善的核电规范及相关技术体系，国家和安全局颁布了《核电厂运行安全规定》（HAF103）法令和《核电厂在役检查规定》（HAD103/07）导则，为核电站在役检查工作提供依据和指导。但需要注意的是，截止到目前，我国还没有形成正式的在役检查规范，核电站在大多以法国《压水堆核电厂在役检查规则》（RSE-M）为检查规范，或采用美国的相关规范，国家核安全局明确规定，无论核电站采用哪种规范，都需要满足核安全法相关规定，即以HAF103和HAD103/07为基准。需要明确的是，我国核电建设标准体系还有待进一步完善，许多核电站在运维管理的过程中以RSE-M标准体系为基准，一旦HAD103与RSE-M出现矛盾或冲突，则需以HAD103规定为依据执行相关工作。
在RES-M中对核级设备处理、维修及分类等方面进行了详細的规定和讲述，对于容器设备来说，其缺陷处理流程如下：发现设备缺陷、判定设备缺陷、设备缺陷处理。其中缺陷处理是一项系统性的工作，主要包括设备缺陷检查、缺陷分析、缺陷性质确定及制定和选择缺陷处理方案等。
核电站核级设备维修工作可以大致分为两类：（1）补救性维修工作。补救性维修指的是发现系统或设备出现故障之后的维修活动，主要包括故障维修、故障件更换等。（2）预防性维修工作。顾名思义，预防性维修工作的目的就是预防核级设备出现故障，通过预防性维修来减少系统或设备出现故障的概率、频率并降低故障带来的不利影响，预防性维修工作主要包括设备检查、设备监视、设备修复及更换等。用形象的方式来对核电站核级设备维修活动进行归纳，即核级设备的预防性维修为设备体检，而补救性维修即设备功能恢复。
2 核级设备检查与鉴定
2.1 缺陷无损检验
核级设备的缺陷检查需要以缺陷特性及类型为基础，合理地选择检查方法，在RES-M中规定了众多核级设备无损检验方法和手段，不同的方法有一定的差异性，对不同检查项目的检验效果不同，具体来说如表1所示。
需要注意的是，核级设备缺陷检验方法并不是一概而论的，在选择的过程中，需要对实际情况、影响因素及设备安全等方面进行综合考虑[1]。举例来说，在进行设备承压焊缝的检验过程中，需要考虑设备安全受到承压焊缝的影响，且在非体积型缺陷和体积型缺陷的检验中，两种体积检验方法各有优势。而对于奥氏体不锈钢的焊缝检验来说，在采用UT法进行检验的过程中，受到晶粒粗大的影响，会导致出现本底噪波信号，这就给焊缝缺陷信号的识别和分辨带来了较大的困难，为了保证检验的灵敏度，只能采用RT法进行检验。
2.2 安全等级划分与鉴定
2.2.1 核级设备安全等级划分
核级设备分级有着多种标准，例如安全等级、抗震等级、质保等级等等，其中以安全等级划分为基础，指的是确定安全功能设备，明确其执行安全功能的重要性。具体安全等级划分如下：（1）核安全一级设备，故障后会影响反应堆停放、出现失水事故等的设备属于核安全一级设备，例如冷却剂系统设备、与冷却剂系统相连接的冷却水管（内径>10.6 mm）、蒸汽管道（内径>21.9 mm）、安全阀等。（2）核安全二级设备：主要包括RRA、RIS、隔离系统、安全壳、空气监测系统设备等[2]。（3）核安全三级设备，主要指的是对安全起到重要作用或产生重要影响的设备，但这些核级设备故障之后不会产生直接放射性后果，主要包括ASG系统设备、RRI系统设备、PTR系统设备等。
2.2.2 核级设备安全鉴定过程
核级设备鉴定工作有着持续性特点，贯穿核电站的设计到设备服役寿命期终结整个过程，要求核级设备能够有效投入运行并满足运行要求。一般来说，核级设备安全鉴定主要包括两个方面：第一，环境鉴定，对设备在正常环境下与故障环境下的性能进行鉴定；第二，抗震鉴定，对设备在动力条件下性能进行鉴定。核级设备具体安全鉴定流程如下。
（1）初始设备鉴定。
初始设备鉴定主要包括：①明确核级设备鉴定的相关要求，例如功能性要求、环境适应性要求、荷载条件要求等；②对已经存在的鉴定文件进行检查，结合检查结果说明设备仍需改进之处；③完善核级设备鉴定文件，注明鉴定情况。
（2）制造与后续供货。
鉴定人员以收集到的核级设备资料为基础，设计鉴定方案，主要工作如下：①设备采购，选择供应商，并对供应商的生产能力和技术能力进行科学评估；②对改进项带来的影响进行分析，审查鉴定文件。
（3）鉴定状态保持。
在核电站运行生产期间也需要进行核级设备的鉴定，保证核级设备在运行的过程中能够维持鉴定状态，具体工作如下：①以核电站使用标准为基础进行备件种类划分，为备件采购提供依据；②在设备维修的过程中要重视设备鉴定工作，保证维修人员技能水平符合要求；③做好经验反馈工作，及时发现核级设备偏差及缺陷，分析不符合要求的项目。
3 核级设备缺陷检查实例分析 核级设备在役检查的过程中，需要以设备运行中反馈的缺陷性质、类别和设备特性来确定并设计检查项目，并不是盲目地增加检验项目，以压水堆典型压力容器稳压器的检验为例，其属于低合金钢制造的立式压力容器，在高温高压环境下工作，一回路介质会导致材料辐照脆化，因此需要用辐照试块对设备材料进行长期监督[3]。需要注意的是，设备本体没有降质机制，这就需要针对容易出现的缺陷开展在役检查工作，例如人孔紧固件、支承组等的焊缝检查，具体在役检查无损检验项目如表2所示。
4 核级设备缺陷判定
核级设备的缺陷处理以显示检定结果及偏差分析为前提，得到核级设备在役检查结果信号显示之后，需要进行鉴别和分析，以此来获取核级设备缺陷的性质、危害及形状等信息，判断缺陷维修是否可操作，从而为核级设备缺陷处理提供依据。
4.1 显示鉴定
核级设备进行无损检验之后，会收集各个无损检测仪器的原始数据，主要包括图像数据、测量值数据及相关信号等，如果数据值超过记录值，则需要进行记录，并对无损检测仪器的信号显示进行鉴定，以此来对信数据值的突然变化进行分析，排除与缺陷无关的突变显示信号，即找出伪信号，伪信号指的是由于设备材料机箱结构或表面尺寸干扰而产生的信号，在排除伪信号之后判断核级设备是否存在偏差。
4.2 偏差分析
在制定和选择核级设备缺陷处理方案之前，需要收集相关资料，进行偏差分析，以此来降低偏差发生概率。具体分析内容如下：（1）缺陷评判。以显示鉴定结论为基础，对核级设备具体的缺陷情况进行分析，主要包括缺陷存在与否、缺陷性质分析、定性缺陷线性分析、缺陷原因分析及包络几何特征分析等，此外，需要以UT检查回波特性为依据来判断缺陷是体积型缺陷还是非体积型缺陷。（2）缺陷评判结果分析。对缺陷原因、尺寸及位置等进行确定，以此来为缺陷处理方案的确定和选择提供参考依据。（3）缺陷扩展假设：评估缺陷扩展及新缺陷出现的可能性。（4）缺陷危害分析：分析缺陷是否会对设备的密封性和完整性带来危害。（5）设备状态评价。以上述分析结果为基础，对核级设备状态进行评价，评估设备缺陷维修风险、成本及可操作性，以此来决定是进行缺陷维修处理还是直接更换新设备。（6）安全性分析。对失效的核级设备可能造成的安全后果进行分析。（7）跟踪评价。对后续监督检查核级设备的必要性和具体方法方式进行评估。
5 缺陷处理与改进
经过偏差分析之后，会获得核级设备缺陷性质、位置、可能导致的后果及维修可操作性等信息，以此为依据可开展缺陷处理活动。在选择处理方案的过程中，需要对方案可行性及维修影响进行评估，以此来制定后续核级设备的监督要求。核电站运营单位是核级设备缺陷处理方案的选择主体，RES-MA5400中给出了偏差处理选择通用准则及核安全一级设备、二级设备及三级设备分别的使用条款，核电站运营单位应当以上述准则和条款为基础，制定核级设备处理方案的具体执行标准和执行要求，结合方案评估和分析结果，合理地选择处理方案并进行处理方案的执行，需要注意的是，核级设备处理方案执行时机选择也至关重要，一般来说，应当在换料大修期间来执行处理方案，进行核级设备的缺陷处理工作，以尽可能降低对核电站运行生产的影响。
6 结语
综上所述，核级设备缺陷分析与处理是一项系统性的工程，涉及到的环节和内容众多，需要把握的关键点复杂。在具体核级设备缺陷检查的过程中，需要结合实际情况合理选择检查方法并做好分析工作，以此为依据制定合理有效的缺陷处理方案。此外需要明确的是，我国核电站当前普遍应用的RSE-M标准有着一定的局限性，涉及到具体缺陷去除的过程中存在操作性较差的问题，因此工程实际应用的过程中，需要结合国内外核级设备维修规范，参考成功案例，以此来保证核级设备分析及处理的有效性和可靠性。
参考文献
[1] 李焕鸣，侯晔，邓丰.核级设备缺陷的分析和处理[J].科技视界，2015（27）：10-11.
[2] 劉峤.核电工程设备质量监督工作指令式管理方法研究[D].天津大学，2014.
[3] 邱乙亩，肖建.核级泵类设备不符合项管理浅述[J].水泵技术，2014（3）：1-5.