核电厂蒸汽发生器各层支撑板视频检查技术

2017-06-01杨津瑞贺钰林刘一博舒芝锋

设备管理与维修 2017年1期

关键词：清洁度管廊核电厂

杨津瑞，贺钰林，刘一博，舒芝锋

（1.核动力运行研究所维修中心，湖北武汉430000；2.福建福清核电有限公司，福建福州350318）

核电厂蒸汽发生器各层支撑板视频检查技术

杨津瑞1，贺钰林2，刘一博1，舒芝锋1

（1.核动力运行研究所维修中心，湖北武汉430000；2.福建福清核电有限公司，福建福州350318）

蒸汽发生器对核电站安全高效运行，起着至关重要的作用。各核电厂和研究单位对蒸汽发生器的运行维护研究也给予了足够的重视。但是，以往的研究重点大都集中在蒸汽发生器管板及附近的传热管上，而对蒸汽发生器各层支撑板的检查、维护研究较少。通过对蒸汽发生器各层支撑板视频检查技术的调研，探讨在国内核电站推广实施的可行性。

核电厂；蒸汽发生器；支撑板；视频检查

0 前言

蒸汽发生器传热管是重要的一回路压力边界，国内外运行经验表明，定期去除传热管附近的腐蚀产物沉积物，可以减缓传热管腐蚀和破裂的趋势。通过蒸汽发生器二次侧清洁度视频检查，可以了解蒸汽发生器二次侧泥渣分布，检验是否有外来物存在，让电站运行人员及时了解蒸汽发生器的状态，同时可评估当前清洁度是否满足电站安全运行的要求，并以此为依据采取后续的相关措施，及时消除潜在的危害。目前，国内的研究重点主要集中在蒸汽发生器管板及附近的传热管上，而对蒸汽发生器各层支撑板的检查、维护研究较少。通过对各层支撑板的视频检查，可以更全面的了解蒸汽发生器的运行状况，及时采取措施消除隐患，提高设备的可靠性。通过对国内外蒸汽发生器各层支撑板视频检查技术的调研，探讨在国内核电站推广实施的可行性。

1 支撑板视频检查需求分析

秦山第一核电厂及大亚湾核电站投运至今已20余年，国内对其各层支撑板的清洁度状况尚缺乏全面了解。国内各方也表现出了对该项检查的实施意愿，受限于国内相关技术，目前仅实施过2次第九支撑板的视频检查。虽然检查结果显示第九支撑板有少量泥渣沉积，总体清洁度状况良好。但通过调研支撑板检查结果，泥渣沉积通常集中在第三至第七支撑板之间，仅通过第九支撑板的清洁度状况难以评估其他各层支撑板的状况。例如，我国台湾地区某核电站各层支撑板视频检查结果显示，在中间部分支撑板泥渣堆积严重，但第九支撑板清洁度状况依旧良好。

同时，秦山第一核电厂尚未进行过各层支撑板的视频检查，对其清洁度状况缺乏数据。由于支撑板泥渣堆积严重时可能造成支撑板梅花孔堵塞，进而引起堆功率不稳最终导致核电站降功率运行等严重后果，在国内开展各层支撑板视频检查工作有其必要性和迫切性。

2 支撑板检查方案

目前,国内进行蒸汽发生器支撑板视频检查的核电站主要有秦山第三核电厂和大亚湾核电站。在所调研的核电厂中，支撑板检查主要为英国Rolls-Royce公司提供的UBIB检查方案。

2.1 CANDU堆型某核电厂支撑板检查方案

CANDU堆型核电厂的蒸汽发生器结构较为特殊，其二次侧第1，3，5，7，9支撑板上方开有检查孔，通过该检查孔可以对相应支撑板进行检查。上述支撑板其各自对应的检查孔尺寸及方位描述：①第1支撑板上方，Φ150 mm手孔，0°手孔方向；②第3支撑板上方，Φ150 mm手孔，0°手孔方向；③第5支撑板上方，Φ75 mm观察孔，0°手孔方向；④第7支撑板上方，Φ75 mm观察孔，0°手孔方向；⑤第9支撑板上方，Φ75 mm观察孔，0°手孔方向。

根据大修计划，一般每次大修打开一台蒸汽发生器的一个检查孔，进行相应支撑板的检查，例如某次大修中，打开SG02二次侧第五支撑板上方Φ75 mm观察孔，其相应的检查范围如下：①第六支撑板中心管廊下表面检查；②第五支撑板中心管廊上表面；③第五支撑板冷侧管间20排抽查；④第五支撑板热侧管间100%检查。泰山核电厂支撑板检查示意图见图1。

图1 秦山第三核电厂支撑板视频检查示意图

2.2 M310型某核电厂支撑板检查方案

随着M310型某核电厂服役年限的增加，厂方对蒸汽发生器支撑板的现状也愈加重视。受业主方委托，核动力运行研究所于2014年进行了两次第九支撑板的视频检查工作。实施方案为人员及设备从蒸汽发生器二次侧人孔进入，下2层竖梯至传热管上方平台。视频探头通过平台的观察孔下探至第九支撑板外环区域，探头借助视频导向工具进入管间区域进行检查。

停堆大修期间进入蒸汽发生器二次侧容器内，需要考虑辐射防护、工业安全、异物防护等多方面因素，因此该项工作的实施条件也较为严苛。在大亚湾核电站实施时的先决条件：①容器内温度＜40°；②容器内充水，水位在作业平台下方，最上层支撑板上方；③容器内通风、充压缩空气；④提供容器内专用220 V安全电源；⑤辐射防护、防异物、人员安全均由专人监护；⑥提供氧表、安全电压照明；⑦提供绝缘橡胶垫，铺设在容器内作业区域；⑧人员穿纸衣、戴气面罩。

现场实施时，由于容器内环境高温高湿，同时受蒸汽发生器结构限制，可检查的区域及图像质量受一定影响。通过两次第九支撑板检查，结果显示第九支撑板清洁度状况较为良好，仅有少量的泥渣堆积现象。

2.3 UBIB支撑板视频检查技术

针对各层支撑板视频检查，英国Rolls-Royce公司（原BROOKS公司）开发了一套远程视频检查工具，命名为UBIB（Upper Bundle In-bundle Inspection Device）。该套设备通过蒸汽发生器二次侧手孔送入管板上方中心管廊区域，在该区域设备沿竖直方向展开，通过流量分配板上的开孔由液压驱动攀升至相应支撑板区域。通过摆动旋转臂观察该区域上侧支撑板下表面和下侧支撑板上表面区域。其视频检查中部分截图见图2。

图2 UBIB支撑板检查图像

通过视频检查工具可对各层支撑板进行较为全面的检查，其检查侧重3点。

（1）检查各层支撑板表面泥渣沉积状况，从而全面了解和掌握其表面清洁度状况。

（2）检查各层支撑板4叶形梅花孔堵塞状况。

（3）检查各层支撑板结构的完整性状况。

设备操作平台及操作界面见图3。

设备操作平台可布置在外环廊等低剂量区，或布置在核岛外工作集装箱内。控制平台与检查工具通过光纤进行通信。支撑板检查工具的头部设有管间定位机构，检查工具展开后伸出定位机构，通过定位机构的微调可以保证旋转臂旋转进入支撑板的相应管间进行检查。通过操作界面可以检查定位机构是否正确定位传热管管间。

该套工具的视频检查端可以绕旋转轴180°旋转，通过旋转可以实现垂直观察上侧和下侧支撑板梅花孔状况。其中检查端部旋转臂左右两条细管为视频探头和异物抓取工具的通道，中间一条细管起支撑支点作用。

3 检查方案特点分析

目前应用较多的3种检查方案的特点分析见表1。

图3 UBIB操作平台及操作界面

表1 3种检查方案的特点分析

4 国内推广实施的可行性分析

通过对目前常见的3种检查方案的特点分析可以看出，由于CANDU型某核电厂检查方案需要蒸汽发生器具有特殊结构，目前难以向其他电站推广。同时，M310型某核电厂检查方案仅能检查第九支撑板，通过检查获取的信息受到较大限制，无法准确的了解各层支撑板清洁度状况，该方案具有一定的推广价值，但不是最优方案。UBIB检查方案对于国内大多数核电站均适用，同时具有以下优点。

（1）设备通过二次侧手孔送入蒸汽发生器，只需要流量分配板在中心管廊区域有开孔，不需要蒸汽发生器在各层支撑板处开观察孔，对蒸汽发生器结构要求低；

（2）设备送入蒸汽发生器后，人员进行远程操控，不需要人员进入蒸汽发生器，降低了工作难度和人员辐射剂量；

（3）设备具有异物抓取通道，在发现异物后可以有效实施抓取作业；

（4）设备在失去电源或气源等动力时，可以安全收回。

通过上述分析，UBIB视频检查方案更适合在国内电站进行推广实施。对于该方案，其视频检查覆盖范围分析如下：由于该套设备需从二次侧管板中心管廊区域竖直攀升，因此蒸汽发生器的流量分配板在中心管廊区域需要有开孔。由于旋转臂沿与中心管廊垂直方向旋转，因此对于有开孔的流量分配板，其对应的视频检查覆盖区域如图4所示。