核电站反应堆压力容器射线检验技术

摘 要：反应堆压力容器是核电站核心部件，文章根据CPR1000核电机组役前/在役检查工作经验，介绍反应堆压力容器射线检验技术，为以后核电站役前/在役检查提供技术依据。

关键词：核电站；役前/在役检查；射线检验

前言

反应堆压力容器（以下简称RPV）是反应堆冷却剂压力边界的重要部位，用来包容和固定压水堆堆芯及堆内构件，在服役过程中，长期处于高温、高压、高辐射状态。RPV和一回路管道共同组成高压冷却剂的边界，是防止放射性物质外逸的重要屏障，因此它的使用寿命直接决定了整个电厂的服役年限。为确保RPV正常运行和延长其使用寿命，在核电站的役前/在役检查大纲中，要求运用无损检验手段对RPV焊缝质量进行监测和控制[1]。

文中结合核电站役前/在役检查实际应用，介绍采用TENISG专用检查设备对反应堆压力容器主管道接管相关焊缝进行γ源射线检验的技术。

1 检验时机

根据法国RSEM核电厂在役检查规则的要求：（1）须对CPR-

1000型机组反应堆压力容器进、出口接管与安全端的异种金属焊缝以及安全端与主管道同种金属焊缝（以下简称安全端焊缝）进行射线无损检测，以确保其焊缝质量；（2）役前检查阶段须对主管道接管相关焊缝进行全面检查；（3）核电站运行期间每十年为一个周期对其进行射线检查，检查结果与役前和上次在役检查结果对比，并且重点跟踪役前和历次在役检查发现的未超标缺陷。

2 检验对象

CPR-1000型机组RPV为大型立式容器，由筒体和顶盖两大部分通过密封装置和58个主螺栓连接而成[2]。RPV筒体焊有6根进出水口接管，筒体侧接管端部焊有安全端，在现场安装过程中通过同种金属焊缝连接主管道。

以宁德1号机组RPV射线检查为例，大纲要求对6根进出水口接管的同种金属、异种金属焊缝和预堆边焊缝进行射线检查，共计18道焊缝。

3 检验设备

检验设备采用反应堆压力容器射线检查专用设备TENISG，该设备由中广核检测技术有限公司和西班牙Tecnatom合作完成研发（专利号：ZL 200910115627.0），设备长1.5m宽1m高1m，重量170kg。设备由机械定位支撑系统、γ射线检查系统和电气控制系统三大系统构成。操作人员采用TENISG对反应堆压力容器进行自动射线检查时，可远离处于高辐射区的反应堆压力容器，通过远程控制系统进行γ源的操作定位，保证设备的定位精度、操作安全性能的同时，减少在役检查时人员的集体剂量。

4 检验技术

4.1 透照方式

根据相关电站役前/在役检验大纲，一般要求对反应堆压力容器接管进行如下方式的射线检测：

4.1.1 接管与安全端连接的异种钢金属焊缝的射线检测

源置于异种金属焊缝中心沿轴线向安全端侧偏移侧，使放射源处沿预堆边与焊缝熔合界面周向透照预堆边焊缝；源置于异种金属焊缝中心处，周向透照安全端侧异种金属焊缝。

4.1.2 安全端与主管道连接焊缝的射线检测

源置于同种金属焊缝中心线处，周向透照安全端与主管道连接同种金属焊缝。

曝光示意图如图1所示。

4.2 曝光时间的确定

曝光时间确定由多方面因素决定，役前检查依据工件材质和透照厚度、滤光板的类型和厚度、增感屏的类型和厚度、胶片的类型、底片黑度要求、射线源的活度、射线源到胶片的距离进行计算和调整；在役检查时以役前检查为参考，根据环境剂量进行相应调整。

5 检验的实施

根据焊缝数据制作标记贴，将标记贴均匀贴在管壁周围。用铅条标识评定区域，铅尺环绕管壁，距离焊缝边缘一定距离，所有的编号、标记都不得覆盖被检区域，像质计置于胶片侧，沿外壁至少均布三个像质计，用F标识。胶片沿圆周布置，根据管内流向确定胶片摆放及搭接方式，要求胶片搭接均匀，完全覆盖评定区、标示和像质计。背屏覆盖在胶片外侧，保证背屏全覆盖胶片以防止背散射，在背屏及胶片之间放置铅字“B”以验证背散射屏蔽效果。

在确定安全时根据已经确认的曝光时间进行曝光。

曝光后，在暗室进行胶片处理，一般采用手工冲洗。胶片处理最好在8小时之内，最迟不超过24小时，同一次曝光的底片应用相同的条件冲洗。根据RCC-M的规定：胶片硫代硫酸盐离子浓度应低于0.05g/m2。

6 底片质量及验收

6.1 底片质量

底片质量的评定应由Ⅱ级及以上人员进行，需要注意几个方面：

（1）灵敏度要求最低满足H=10；（2）标记符合规则且未进入胶片评定区；（3）滤光板上的孔可见；（4）背散射防护效果应符合要求，底片上出现较深颜色的字母“B“或字母不可见，则该底片为合格底片；（5）底片的表面质量要求不会存在影响识别缺陷的化学、机械、显影或操作的损伤；（6）底片黑度必须用黑度计测量。双片观察时黑度应大于2.7且不超过4.5，同一点黑度差不超过0.5；单片观察时每张胶片黑度应大于2.0且不超过4.5。底片评定区应能观察到逐渐变化的黑度范围。

6.2 底片评定与验收

底片评定由Ⅱ级或Ⅲ级人员按验收标准进行。验收标准执行RCC-M压水堆核岛机械设备设计和建造规则（2000版及2002年补遗）规范焊接篇中S7714.3规定的验收标准。

记录单个圆形缺陷的直径小于4mm、单个夹渣的长度小于5mm除外的所有缺陷。

具有下述任何一种情况的焊缝均为不合格：

（1）任何形式的未焊透、未熔合、咬边、裂纹；（2）最大尺寸L大于4mm所有气孔；（3）在12e（e为壁厚）或150mm两者中较小的长度上，任何线状（或密集性）气孔的累积直径大于e；（4）最大尺寸L大于20mm所有的单个夹渣；（5）在12e的长度内，任何一组夹渣，其累积长度超过e。

7 结束语

综上，现场采用RPV射线检查专用设备TENISG已经完整的完成了宁德1号机组RPV主管道接管相关焊缝的射线检查，合适的射线检验工艺获得的射线底片质量均满足RCCM和RSE-M标准要求。

参考文献

[1]尹芹，彭志珍，郑灏.CPR1000反应堆压力容器的在役检查[J].无损探伤，2013，1：38-41.

[2]胡欢.核反应堆压力容器及制造[J].装备机械，2010，4：20-25.