堆芯测量系统手动阀及密封组件不符合项处理分析

陶滔

摘 要：作为核电站日常生产运行及维护的重要仪控系统，堆芯测量系统提供核电站反应堆堆芯中子注量率分布、燃料组件出口反应堆冷却剂温度和反应堆压力容器水位的测量数据，为反应堆安全稳定运行提供保障。作为该系统的部件，手动阀及密封组件属于反应堆一回路压力边界，该部分设备的密封性好坏直接影响到电站的安全稳定运行。针对上述情况，对方家山核电工程建设阶段1&2号机组堆芯测量系统设备——手动阀及密封组件在生产制造过程中不符合项的产生及处理过程进行了说明。

关键词：堆芯测量系统；手动阀及密封组件；不符合项

1 堆芯测量系统简介

堆芯测量系统包括堆芯温度测量、堆芯中子注量率测量和压力容器内水位测量，总体功能：提供反应堆燃料组件冷却剂出口温度信息、堆芯中子注量率分布信息及压力容器水位信息。

2 不符合项定义、处理方式以及分类

定义：由于性能、文件或者程序方面的缺陷，使某一物项的质量变得不可接受或不能确定。

处理方式：照用：当可以证实不符合项并不影响质量时，接受按原目的使用；修理：是指把一个不符合物项恢复到一种状态的过程，虽然在这种状态下该物项仍不符合原来的技术要求，但它可靠、安全地执行其功能的能力未受损；返工：通过完善、再加工、再装配或其他纠正措施，使不符合物项符合原规定要求；报废：不按原目的使用。

分类：为了便于对不符合项进行管理，应对其进行适当的分类，根据不符合项是否违反用户采购文件规定的要求，以及违背采购文件规定的要求后不符合项处理的复杂程度将不符合项分为I类，II类和III类三个类别：

（1）第I类不符合项：违反用户要求或用户所认可文件的要求，但可按经过批准的原有的标准、图纸、规程等相关文件进行返工的不符合项。

（2）第I类不符合项：违反用户采购要求或用户所认可文件的要求，但可按经过批准的原有的标准、图纸、规程等相关文件进行修理的不符合项。

（3）第III类不符合项：涉及下列情况之一时定为第III类不符合项：

a.违反用户采购要求或用户所认可文件的要求，需要制定新的工艺方案、技术规范和验收准则才能进行返工、修理或照用的不符合项。

b.违反用户采购要求或用户所认可文件的要求，必要时需要征求设计单位意见按照用或报废（包括退货）处理的不符合项。

不符合项一经发现，所在供货方或用户应及时填写不符合项报告。当发现方为用户时，可采用书面形式通知供方办理不符合项手续。

2 手动阀及密封组件不符合项介绍

方家山核电工程建设阶段1&2号机组堆芯测量系统不符合项涉及设备为该系统内的手动阀及密封组件，属于堆芯测量系统中完成中子注量率测量功能的设备。根据不符合项分类定义，本次不符合项为III类不符合项，产生原因为制造商在手动阀及密封组件制造过程中进行脱脂去油污工艺时，误用四氯乙烯试剂对设备进行清洗（RCC-M程序（《压水堆核岛机械设备设计和建造规则》）要求使用丙酮）。使用四氯乙烯清洗的潜在危险是清洗后残留在设备表面的卤族元素可能使设备材质产生应力腐蚀，会降低设备可靠性，影响电站安全运行。

3 处理过程

根据设备制造工艺，堆芯测量系统中子测量密封管线机械设备（手动阀、密封组件等）的全部或者部分零件的可达表面需要通过喷砂处理以提高零件表面的耐磨性，在进行喷砂处理之前，需对零件进行除油操作。供货商在对其分包商（即设备制造商）进行质保检查的过程中发现其采用了在超声四氯乙烯进行冲洗的方法对设备进行除油操作。而RCC-M 2000版F6533中明确规定四氯乙烯（含氯化物、氟化物）不能用于该批设备的除油操作，由此不符合项产生。除油操作包含以下步骤：a.零件在超声波四氯乙烯池中进行冲洗；b.零件在360℃的真空炉中保温45分钟（对四氯乙烯进行高温分解），除油操作后还会对耐磨表面喷砂。

四氯乙烯的热分解将产生氯、氟化物，氯化物会引起零件的应力腐蚀裂纹，氟化物会引起锆合金和奥氏体不锈钢的腐蚀。根据制造商的生产工艺，在真空环境下中的高温分解（360℃）将蒸发掉大部分氯、氟化物，除油后的喷砂也会除去部分残存的氯、氟化物。但零件表面仍然残留的氯化物将会给设备表面带来应力腐蚀的风险，降低设备可靠性，影响电站安全稳定运行。手动阀及密封组件作为反应堆一回路压力边界，在电站运行期间更换相当困难。鉴于上述情况，供货商抽取不符合项设备样品进行了浸滤试验，对设备涉及的两种表面（耐磨面和非耐磨面）进行残留氯、氟化物测试，计算结果如下：

除油后的表面：氯化物含量为80.5？滋g/kg，氟化物含量为44.7？滋g/kg。根据设计院技术文件《反应堆冷却剂水化学技术条件》中关于氯、氟化物的限值为150？滋g/kg，测试结果满足限值要求。

喷砂后的表面：零件表面残留的氯化物和氟化物含量小于试验可测得下限值，即氯化物含量<0.8×10-4mg/cm2、氟化物含量<0.4×10-4mg/cm2。

上述数据表明，手动阀及密封组件表面的确有极少量的氯、氟化物存在，但其对反应堆一回路水质的影响几乎可以忽略。为使试验数据更具说服力，供货商还对用丙酮和四氯乙烯进行除油后的设备样品进行了浸滤试验，其中使用丙酮进行除油操作是因为RCC-M F6533中允许。试验数据对比显示：相比于用丙酮清洗的设备样品，采用四氯乙烯进行除油操作的样品，在高温分解和喷砂处理后，其表面的残留物含量显著降低。RCC-M F6000 CRITERIA规定：“对所用材料上可能存在的有害元素（制造阶段），定量分析法依据RCC-M F篇附录V的规定执行。”供货商通过浸滤试验对零件表面残留物实际含量的测定数据可作为残留物对相关设备腐蚀行为影响的分析基础，但由于RCC-M中缺少具体的判断依据，供货商提供了各种工程堆型的设备耐腐蚀表面上的氯、氟化物限值：

a.供货商内部程序：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。

测试数据均小于上述堆型要求的限值。综上所述，浸滤试验数据能够说明使用四氯乙烯进行除油操作的设备在经过高温分解和喷砂处理后，其表面氯、氟化物的含量很低，低于各堆型的相关限值，不足以给设备在运行期间带来应力腐蚀风险，可以对设备按原样接受，并按相关管理程序关闭该不符合项。

参考文献

[1]中国核工业集团公司.中国核工业集团公司核电工程建设不符合项管理规定[Z].2009，12.

[2]中国核动力研究设计院.秦山核电厂扩建项目（方家山核电工程）堆芯测量系统手册（RIC）第2-5章[S].2010，4.

[3]法国核岛设备设计和建造规则协会（AFCEN）.RCC-M压水堆核岛机械设备设计和建造规则[S].2000.

[4]广东核电培训中心.900MW压水堆核电站系统与设备[Z].2007.endprint