核電廠安全殼隔離閥密封性檢測與分析

摘 要：文章結合某核電廠安全殼隔離閥密封性試驗，介紹了直接測量法的試驗原理、操作方法和驗收標準，通過貫穿件隔離閥密封性檢測實例對試驗的實際操作過程進行了闡述，并對試驗結果進行了具體的分析和研究

關鍵詞：安全殼；隔離閥；密封性試驗

1 概論

某核電廠反應堆安全殼是一座由鋼筋混凝土底板、立式預應力混凝土筒壁和準球型預應力混凝土穹頂三部分組成的封閉預應力混凝土結構。反應堆安全殼是為防止核反應堆在運行或發生事故時放射性物質外逸的密閉容器，也稱反應堆保護外殼。核電站反應堆發生事故時會大量釋放放射性物質，安全殼作為最后一道核安全屏障，能防止放射性物質擴散污染周圍環境。同時，也常兼作反應堆廠房的圍護結構，保護反應堆設備系統免受外界的不利影響，它是一種體態龐大的特種容器。

安全殼內外系統管道的連通是通過機械貫穿件來實現的，貫穿件套筒按要求有不同的直徑和厚度，以適應所連接的設備及由它們所傳遞的機械載荷，貫穿件的套筒焊在一塊較厚的環形板上，該環形板則焊在安全殼的鋼襯里上。機械貫穿件在安全殼內外兩側根據具體情況分別設置隔離閥門，以保證安全殼的密閉性。

安全殼密封性試驗的目的是模擬一回路失水事故工況下，驗證安全殼的整體密封性。安全殼密封性試驗可以分為A類、B類、C類。其中A類試驗是指安全殼整體的密封性試驗，B類試驗是指設備閘門、人員閘門、燃料通道和電氣貫穿件的密封性試驗，C類試驗是指安全殼上所有的機械貫穿件試驗，即貫件殼內外隔離閥的密封性試驗。一般來說，C類局部密封性試驗在每次換料冷停堆時進行，僅有個別十分可靠的機械貫穿件密封性試驗每5個換料周期或10個換料周期進行一次。

2 試驗原理和方法

直接測量法是安全殼隔離閥密封性試驗的一種檢測方法，流量補充法和流量收集法，都采用局部加壓方式。試驗對象為安全殼內外兩側隔離閥以及位于隔離閥和安全殼之間的支路閥門。試驗時，氣源通過局部檢漏儀向隔離閥和邊界閥門之間的管道內充壓，由施加壓力的方向與隔離閥在執行安全功能時受壓方向相同，壓力達到安全殼設計壓力并穩定后，在保持壓力不變的情況下，局部檢漏儀通過向管道內補充的氣體流量與壓力的關系計算出隔離閥的泄漏率，并在顯示屏中直接給出結果，單位為Nm3/h。流量收集法試驗介質一般為水，試驗方法相同，采用液態檢漏儀加壓，可以在試驗閥門下游較低點通過容器收集方法確定該閥門的泄漏率。具體檢測方法如下：

一般情況下，對每個隔離閥施加等于安全殼設計壓力（Pe=0.42MPa.g）的壓差，用下列方法之一來確定其泄漏率。

方法A：流量補充法（如圖1）

初始狀態：（1）閥門V1、V2、V3被關閉；（2）閥門K1、K2打開；（3）局部檢漏儀連接到閥門K1上。

操作步驟：（1）將V1和V3之間的管線加壓到設計壓力，閥門K2保持打開狀態；（2）保持閥門V1和V3之間壓力穩定，測量閥門V1和C1的泄漏率。

方法B：流量收集法（如圖2）

初始狀態：（1）閥門V1、V2、V3被關閉；（2）閥門K1、K2打開；（3）壓力測量儀表及加壓裝置連接到閥門K1上；（4）流量計或量筒連接到K2上。

操作步驟：（1）將V1和V3之間的管線加壓到設計壓力，閥門K1保持打開狀態保持閥門V1和V3之間壓力穩定；（2）測量閥門V1和C1的泄漏率。

3 驗收準則

在0.42MPa.g的試驗壓力下，安全殼貫穿件隔離閥的實測總泄漏率不超過安全殼總允許泄漏率的50%，即16Nm3/h的50%，8Nm3/h。

在0.42MPa.g的試驗壓力下，閥門泄漏率設計值：

氣介質試驗：Q≤15.7×10-6Nm3/h/mm閥門公稱直徑

Q≤19.7×10-6Nm3/h/mm（EBA和ETY閥門）

水介質試驗：Q≤0.1×10-6Nm3/h/mm閥門公稱直徑

在0.42MPa.g的試驗壓力下，貫穿件的試驗準則：

Q≤690×10-6Nm3空氣/h/mm貫穿件等效直徑

4 試驗實例

依據上述方法進行試驗，某核電廠82個貫穿件密封性試驗已全部完成，貫穿件隔離閥試驗結果已全部符合驗收標準。由于涉及貫穿件較多，在此不一一贅述，抽取其中一個貫穿件密封性測量操作實例如下：

上圖為PTR（反應堆換料腔和乏燃料水池的冷卻和處理）系統213貫穿件簡圖，各閥門功能如下表所示：

（1）首先采用流量補充法進行測量，關閉試驗閥門和邊界閥門，打開充壓閥門和對空通道，在局部檢漏儀和氣源準備并連接好后，對試驗閥進行分別測量。由充壓閥門后側法蘭或快速接頭連接充氣管進行試驗。

試驗結果：經試驗，PTR022VB+PTR023VB泄漏率為0.36Nm3/h，不合格；PTR021VB泄漏率為0.06Nm3/h，泄漏率不合格。

分析：試驗過程中，將PTR022VB打開，將PTR022VB+ PTR023VB和PTR021VB之間管道充壓至設計壓力（0.42MPa.g），關閉PTR022VB后進行驗證， PTR022VB左右壓差應使泄漏率下降，但泄漏率無明顯變化，說明殼內邊界有泄漏，需重新檢查邊界后試驗。卸掉PTR022VB+PTR023VB和PTR021VB之間管道壓力，檢查關緊所有邊界閥門后再次試驗，內外側隔離閥泄漏率仍然超標。PTR022VB+PTR023VB試驗過程中，打開PTR021VB，有氣體逸出，PTR022VB+PTR023VB泄漏嚴重，需進行設備維修。在檢測PTR021VB時，使用檢漏液檢查后側對空通道PTR901VB處，未有氣泡產生，PTR021VB密封性可能良好，泄漏率超標仍然由邊界閥門引起。

（2）為剔除邊界閥門的泄漏量，使用流量收集法對PTR021VB進行試驗，將液態檢漏儀和水源與PTR455VB連接，關閉試驗閥門和邊界閥門，打開對空通道，充入除鹽水，壓力達到安全殼設計壓力并穩定后，在對PTR021VB后較低位的疏水閥PTR901VB處用試管進行收集。

PTR022VB+PTR023VB經維修后，由于邊界閥門存在泄漏較大的可能，采用流量收集法進行試驗，試驗方法如上。關閉試驗閥門和邊界閥門，由PTR455VB后側快速接頭充入除鹽水，打開PTR021VB，疏水閥PTR901VB處用試管進行收集。

試驗結果：PTR021VB試驗結果未收集到水，泄漏率為零，符合驗收標準，結果合格。PTR022VB+ PTR023VB試驗結果為0.024×10-6Nm3/h水，符合驗收標準，該閥門密封性合格。

對于該貫穿件，根據貫穿件總泄漏率的取值原則，應該取兩側隔離閥中較大的泄漏率值為貫穿件的總泄漏率，則PTR213貫穿件的總泄漏率為0.024×10-3NmE/h水，即0.384×10-3Nm3/h氣，該貫穿件等效直徑為300mm，根據前述貫穿件驗收準則，貫穿件密封性合格。

5 結束語

直接測量法中的流量補充法由于其在實際操作中簡單快速，在核電廠安全殼隔離閥密封性試驗中得到了廣泛的運用，在邊界閥門泄漏量不能確定的情況下，可靈活運用水介質的流量收集法進行測量，可以摒除邊界閥門泄漏量的干擾。在試驗中，可以對閥門兩側進行充壓，以驗證邊界閥門是否泄漏。此次試驗是某核電廠某機組役前安全殼密封性試驗的一部分，通過本次試驗，驗證了安全殼隔離閥的密封性符合國家驗收標準，對整個核電調試工作具有重大的意義。

參考文獻

[1]中國核電工程有限公司.安全殼隔離閥密封性試驗導則，2011.

[2]國家能源局.NB/T20018-2010核電廠安全殼密封性試驗，2010.

作者簡介：惠爽爽，女，中國核電工程有限公司調試中心，助理工程師，碩士，遼寧營口人。

朱峰，男，中國核電工程有限公司調試中心，工程師，碩士，河南鄭州人。