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核電換料水池不銹鋼覆面泄漏的氦檢

來源:至德鋼業(yè) 日期:2019-12-31 18:09:03 人氣:1225

  針對核電換料水池不銹鋼覆面容易漏檢的問題,經(jīng)過反復(fù)試驗,研究出了適用于不銹鋼覆面復(fù)雜結(jié)構(gòu)的氦檢方法,成功解決了陽江核電裝罐池不銹鋼覆面的泄漏問題,為后續(xù)解決反應(yīng)堆水池、乏燃料水池、燃料傳輸池等類似結(jié)構(gòu)的泄漏問題提供了參考。


   氦檢主要通過氦質(zhì)譜儀來實現(xiàn)檢測,是精度較高的檢漏技術(shù)。氦質(zhì)譜儀的原理是:在高真空工作環(huán)境下,不同質(zhì)量的氣體分子變成離子,而后在電磁場中運動并發(fā)生偏轉(zhuǎn),不同質(zhì)量的離子彼此分開;同時設(shè)置一個留有狹縫的擋板,僅允許氦離子流通過并被接收,根據(jù)探測到的氦濃度的變化來判斷被測元件的泄漏情況。氦氣在空氣中含量極少、分子質(zhì)量小,具有易穿過漏孔、不腐蝕設(shè)備、不易被吸附等優(yōu)點,常用作示蹤氣體。


   氦檢最常用的方法有“吸機(jī)法”和“真空法”,兩種方法都以探測出的氦氣濃度超過本底濃度作為判斷泄漏的依據(jù)?!拔鼨C(jī)法”無法進(jìn)行絕對泄漏率的計算,只能定性判斷是否泄漏;“真空法”既可以定性判斷是否泄漏,又可以通過標(biāo)準(zhǔn)漏孔進(jìn)行絕對泄漏率的計算。


“吸機(jī)法”就是將被測元件內(nèi)部充以一定壓力的氦氣,然后用吸機(jī)在被測元件外表面進(jìn)行探索,“吸機(jī)法”氦檢原理示意如圖所示。當(dāng)被測元件外表面存在漏孔時,氦氣通過漏孔向外逸出。當(dāng)吸機(jī)在漏孔位置附近時,泄漏出來的氦氣隨同周圍空氣一起被吸機(jī)吸入到質(zhì)譜室中,通過氦氣濃度顯示的變化來發(fā)現(xiàn)和定位缺陷。


“真空法”是通過真空泵將被測件抽一定的真空,將被測元件與氦質(zhì)譜儀直接連接。對被測元件進(jìn)行泄漏檢測前,利用標(biāo)準(zhǔn)漏孔進(jìn)行校準(zhǔn);使用噴機(jī)將氦氣噴到被測元件疑似泄漏點,通過質(zhì)譜儀示數(shù)的變化進(jìn)行泄漏點定位及絕對泄漏率的計算,“真空法”氦檢原理示意如圖所示。


   氦檢技術(shù)具有精度高、定位快的優(yōu)勢,已廣泛應(yīng)用于常規(guī)火力發(fā)電、化工行業(yè)及核電運行檢修等領(lǐng)域,多次成功解決了真空系統(tǒng)的密封性異常、冷凝器鈦管泄漏、蒸汽發(fā)生器傳熱管泄漏檢查、發(fā)電機(jī)及附屬系統(tǒng)整體氣密性試驗不合格等專業(yè)問題。筆者研究出了適用于不銹鋼覆面復(fù)雜結(jié)構(gòu)的氦檢方法,成功解決了陽江核電裝罐池不銹鋼覆面的泄漏問題,為后續(xù)解決反應(yīng)堆水池、乏燃料水池、燃料傳輸池等類似結(jié)構(gòu)的泄漏問題提供了參考。


一、相關(guān)換料水池的檢漏背景


    大亞灣核電某機(jī)組反應(yīng)堆水池在大修換料期間,反應(yīng)堆不銹鋼覆面曾出現(xiàn)泄漏異常,經(jīng)過數(shù)次大修期間的目視、滲透檢查等檢漏手段,未徹底解決該異常;秦山核電某機(jī)組也出現(xiàn)類似反應(yīng)堆水池檢漏管漏水的現(xiàn)象,電站未實施不銹鋼覆面檢漏,而是采用逐步更換反應(yīng)堆水池不銹鋼覆面的技術(shù)方案,最終反應(yīng)堆水池不銹鋼覆面滴水問題得到有效治理;陽江核電某機(jī)組乏燃料水池在安裝調(diào)試階段,其引漏管也曾出現(xiàn)滴漏現(xiàn)象,經(jīng)過土建、化學(xué)及性能試驗等多個技術(shù)團(tuán)隊聯(lián)合分析診斷,最終確定該機(jī)組乏燃料水池不銹鋼覆面完好。控制區(qū)內(nèi)換料相關(guān)水池不銹鋼覆面的泄漏會帶來放射性的水異常排放、放射性液體污染擴(kuò)散、人員表面沾污等風(fēng)險。因此,控制區(qū)內(nèi)換料相關(guān)水池出現(xiàn)類似缺陷時,需盡快采取較高精度的檢漏措施來定位缺陷位置,消除缺陷,降低放射性液體污染擴(kuò)散的風(fēng)險。


二、相關(guān)換料水池的結(jié)構(gòu)


   核電站相關(guān)換料水池是由乏燃料水池、傳輸水池、裝罐池和反應(yīng)堆水池等一系列結(jié)構(gòu)類似的水池,通過不同的水閘門、傳輸通道等組成的有機(jī)整體。為了確保核電控制區(qū)內(nèi)反應(yīng)堆水池、乏燃料水池、裝罐池等水池內(nèi)的水不向外滲透,上述水池基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)均為混凝土,水池內(nèi)壁為不銹鋼覆面整體。覆面整體由許多塊不銹鋼覆面或角鋼組成,在不銹鋼覆面之間或覆面與角鋼之間通過對接焊焊接密封。不銹鋼覆面下方為混凝土,在焊縫下方為兩塊寬度不同、對扣在一起的槽鋼,其橫截面結(jié)構(gòu)示意如圖所示。凹槽向下且寬度較小的槽鋼上方就是不銹鋼覆面的拼接處,拼接的不銹鋼覆面之間留有縫隙,以槽鋼作為支撐,在不銹鋼覆面之間的縫隙處進(jìn)行填充焊接。如果焊縫出現(xiàn)裂紋、縫隙等貫穿性缺陷,乏燃料水池、裝罐池和燃料傳輸艙內(nèi)的水就會進(jìn)入引漏槽,在相應(yīng)水池的引漏管出現(xiàn)滴水現(xiàn)象,提示不銹鋼覆面出現(xiàn)缺陷。


三、相關(guān)換料水池的氦檢漏方案


  由于核電控制區(qū)內(nèi)水池及不銹鋼覆面的結(jié)構(gòu)特殊,無法對鋼覆面下方引漏槽內(nèi)的空間進(jìn)行充壓或抽真空。充氦太多會導(dǎo)致鋼覆面下方空間承壓,與運行期間池內(nèi)滿水時承壓方向相反,容易造成鋼覆面鼓包、焊縫破損等破壞;鋼覆面下方引漏槽空間較大,且混凝土局部存在微小縫隙,使用真空泵抽真空無法保持穩(wěn)定,達(dá)不到氦質(zhì)譜儀質(zhì)譜室的工作條件。因此,氦檢漏常用的“吸機(jī)法”和“真空法”均無法在此類結(jié)構(gòu)上實施,國內(nèi)缺乏核電控制區(qū)內(nèi)換料相關(guān)水池不銹鋼覆面氦檢的實施經(jīng)驗。法國電力公司作為技術(shù)先進(jìn)的核電運營技術(shù)公司,為法國、日本等多個國家核電水池不銹鋼覆面實施過氦檢,具備控制區(qū)內(nèi)水池不銹鋼覆面的氦檢技術(shù)。


  蘇州熱工研究院有限公司性能試驗技術(shù)團(tuán)隊從設(shè)備結(jié)構(gòu)、風(fēng)險等角度出發(fā),通過反復(fù)論證與試驗,克服了不銹鋼覆面不能反向承壓、引漏槽空間無法抽真空等難點,研究出了適用于核電反應(yīng)堆水池不銹鋼覆面等類似結(jié)構(gòu)的氦檢漏方法,即通過水池下方檢漏管定壓定量注入氦氣,在不銹鋼覆面上表面焊縫處利用“吸機(jī)法”進(jìn)行檢漏。這樣既保證了不銹鋼覆面下方空間內(nèi)的氦氣濃度,又不使不銹鋼覆面反向承壓,相關(guān)換料水池氦檢原理示意如圖4所示。

實踐證明,該技術(shù)方案能夠應(yīng)用于核電換料相關(guān)水池不銹鋼覆面的檢漏,能夠檢測核電控制區(qū)內(nèi)水池不銹鋼覆面及焊縫的缺陷。


   對陽江核電裝罐池不銹鋼覆面焊縫的氦檢案例拓展了氦檢在核電領(lǐng)域的應(yīng)用,證實了氦檢技術(shù)在核電換料相關(guān)水池不銹鋼覆面等復(fù)雜結(jié)構(gòu)檢測上的可行性,為后續(xù)解決反應(yīng)堆水池、乏燃料水池、燃料傳輸池等類似結(jié)構(gòu)的泄漏檢測問題提供了參考。


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