堆芯測量系統手動閥及密封組件不符合項處理分析

陶滔

摘 要：作為核電站日常生產運行及維護的重要儀控系統，堆芯測量系統提供核電站反應堆堆芯中子注量率分布、燃料組件出口反應堆冷卻劑溫度和反應堆壓力容器水位的測量數據，為反應堆安全穩定運行提供保障。作為該系統的部件，手動閥及密封組件屬于反應堆一回路壓力邊界，該部分設備的密封性好壞直接影響到電站的安全穩定運行。針對上述情況，對方家山核電工程建設階段1&2號機組堆芯測量系統設備——手動閥及密封組件在生產制造過程中不符合項的產生及處理過程進行了說明。

關鍵詞：堆芯測量系統；手動閥及密封組件；不符合項

1 堆芯測量系統簡介

堆芯測量系統包括堆芯溫度測量、堆芯中子注量率測量和壓力容器內水位測量，總體功能：提供反應堆燃料組件冷卻劑出口溫度信息、堆芯中子注量率分布信息及壓力容器水位信息。

2 不符合項定義、處理方式以及分類

定義：由于性能、文件或者程序方面的缺陷，使某一物項的質量變得不可接受或不能確定。

處理方式：照用：當可以證實不符合項并不影響質量時，接受按原目的使用；修理：是指把一個不符合物項恢復到一種狀態的過程，雖然在這種狀態下該物項仍不符合原來的技術要求，但它可靠、安全地執行其功能的能力未受損；返工：通過完善、再加工、再裝配或其他糾正措施，使不符合物項符合原規定要求；報廢：不按原目的使用。

分類：為了便于對不符合項進行管理，應對其進行適當的分類，根據不符合項是否違反用戶采購文件規定的要求，以及違背采購文件規定的要求后不符合項處理的復雜程度將不符合項分為I類，II類和III類三個類別：

（1）第I類不符合項：違反用戶要求或用戶所認可文件的要求，但可按經過批準的原有的標準、圖紙、規程等相關文件進行返工的不符合項。

（2）第I類不符合項：違反用戶采購要求或用戶所認可文件的要求，但可按經過批準的原有的標準、圖紙、規程等相關文件進行修理的不符合項。

（3）第III類不符合項：涉及下列情況之一時定為第III類不符合項：

a.違反用戶采購要求或用戶所認可文件的要求，需要制定新的工藝方案、技術規范和驗收準則才能進行返工、修理或照用的不符合項。

b.違反用戶采購要求或用戶所認可文件的要求，必要時需要征求設計單位意見按照用或報廢（包括退貨）處理的不符合項。

不符合項一經發現，所在供貨方或用戶應及時填寫不符合項報告。當發現方為用戶時，可采用書面形式通知供方辦理不符合項手續。

2 手動閥及密封組件不符合項介紹

方家山核電工程建設階段1&2號機組堆芯測量系統不符合項涉及設備為該系統內的手動閥及密封組件，屬于堆芯測量系統中完成中子注量率測量功能的設備。根據不符合項分類定義，本次不符合項為III類不符合項，產生原因為制造商在手動閥及密封組件制造過程中進行脫脂去油污工藝時，誤用四氯乙烯試劑對設備進行清洗（RCC-M程序（《壓水堆核島機械設備設計和建造規則》）要求使用丙酮）。使用四氯乙烯清洗的潛在危險是清洗后殘留在設備表面的鹵族元素可能使設備材質產生應力腐蝕，會降低設備可靠性，影響電站安全運行。

3 處理過程

根據設備制造工藝，堆芯測量系統中子測量密封管線機械設備（手動閥、密封組件等）的全部或者部分零件的可達表面需要通過噴砂處理以提高零件表面的耐磨性，在進行噴砂處理之前，需對零件進行除油操作。供貨商在對其分包商（即設備制造商）進行質保檢查的過程中發現其采用了在超聲四氯乙烯進行沖洗的方法對設備進行除油操作。而RCC-M 2000版F6533中明確規定四氯乙烯（含氯化物、氟化物）不能用于該批設備的除油操作，由此不符合項產生。除油操作包含以下步驟：a.零件在超聲波四氯乙烯池中進行沖洗；b.零件在360℃的真空爐中保溫45分鐘（對四氯乙烯進行高溫分解），除油操作后還會對耐磨表面噴砂。

四氯乙烯的熱分解將產生氯、氟化物，氯化物會引起零件的應力腐蝕裂紋，氟化物會引起鋯合金和奧氏體不銹鋼的腐蝕。根據制造商的生產工藝，在真空環境下中的高溫分解（360℃）將蒸發掉大部分氯、氟化物，除油后的噴砂也會除去部分殘存的氯、氟化物。但零件表面仍然殘留的氯化物將會給設備表面帶來應力腐蝕的風險，降低設備可靠性，影響電站安全穩定運行。手動閥及密封組件作為反應堆一回路壓力邊界，在電站運行期間更換相當困難。鑒于上述情況，供貨商抽取不符合項設備樣品進行了浸濾試驗，對設備涉及的兩種表面（耐磨面和非耐磨面）進行殘留氯、氟化物測試，計算結果如下：

除油后的表面：氯化物含量為80.5？滋g/kg，氟化物含量為44.7？滋g/kg。根據設計院技術文件《反應堆冷卻劑水化學技術條件》中關于氯、氟化物的限值為150？滋g/kg，測試結果滿足限值要求。

噴砂后的表面：零件表面殘留的氯化物和氟化物含量小于試驗可測得下限值，即氯化物含量<0.8×10-4mg/cm2、氟化物含量<0.4×10-4mg/cm2。

上述數據表明，手動閥及密封組件表面的確有極少量的氯、氟化物存在，但其對反應堆一回路水質的影響幾乎可以忽略。為使試驗數據更具說服力，供貨商還對用丙酮和四氯乙烯進行除油后的設備樣品進行了浸濾試驗，其中使用丙酮進行除油操作是因為RCC-M F6533中允許。試驗數據對比顯示：相比于用丙酮清洗的設備樣品，采用四氯乙烯進行除油操作的樣品，在高溫分解和噴砂處理后，其表面的殘留物含量顯著降低。RCC-M F6000 CRITERIA規定：“對所用材料上可能存在的有害元素（制造階段），定量分析法依據RCC-M F篇附錄V的規定執行。”供貨商通過浸濾試驗對零件表面殘留物實際含量的測定數據可作為殘留物對相關設備腐蝕行為影響的分析基礎，但由于RCC-M中缺少具體的判斷依據，供貨商提供了各種工程堆型的設備耐腐蝕表面上的氯、氟化物限值：

a.供貨商內部程序：氯化物含量<=10.8mg/m2，氟化物<=10.8mg/m2；b.EPR 堆型要求：氯化物<=10mg/m2；c.US DoE堆型要求：氯化物含量<=8mg/m2，氟化物<=8mg/m2；d.KWU堆型要求：氯化物含量<=10mg/m2。

測試數據均小于上述堆型要求的限值。綜上所述，浸濾試驗數據能夠說明使用四氯乙烯進行除油操作的設備在經過高溫分解和噴砂處理后，其表面氯、氟化物的含量很低，低于各堆型的相關限值，不足以給設備在運行期間帶來應力腐蝕風險，可以對設備按原樣接受，并按相關管理程序關閉該不符合項。

參考文獻

[1]中國核工業集團公司.中國核工業集團公司核電工程建設不符合項管理規定[Z].2009，12.

[2]中國核動力研究設計院.秦山核電廠擴建項目（方家山核電工程）堆芯測量系統手冊（RIC）第2-5章[S].2010，4.

[3]法國核島設備設計和建造規則協會（AFCEN）.RCC-M壓水堆核島機械設備設計和建造規則[S].2000.

[4]廣東核電培訓中心.900MW壓水堆核電站系統與設備[Z].2007.endprint