CN104157316B - 一种核反应堆安全壳内涂层维修时机的评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种核反应堆安全壳内涂层维修时机的评估方法，依次包括以下步骤：（a）测定核反应堆安全壳破口影响区面积S，并计算潜伏涂层碎片质量M1；（b）对破口影响区外核反应堆安全壳的四种涂层***进行目视检查；（c）接着对所述测试点进行测试并记录测试结果；（d）确定所述四种涂层***的LOCA模拟测试不合格比例；（e）结合公式2分别计算破口影响区外潜伏碎片的总质量M2；（f）确定反应堆机组正常运行过程中脱落的合格涂层质量M3；（g）确定XCCD和失水事故下生成的全部涂层碎片最大值Mmax；（h）根据公式（3）计算逼近率γ。将评估出的涂层碎片总量量化并与临界涂层碎片量进行对比，来确认是否需要停止核反应进行安全壳内涂层的检修。

Description

一种核反应堆安全壳内涂层维修时机的评估方法
技术领域
本发明涉及一种核反应堆维修时机的评估方法，具体涉及一种核反应堆安全壳内涂层维修时机的评估方法。
背景技术
核反应堆，又称为原子反应堆或反应堆，是能维持可控自持链式核裂变反应，装配了核燃料以实现大规模可控制裂变链式反应的装置。反应堆安全壳（也称为反应堆保护外壳）是防止核反应堆在运行或发生事故时放射性物质外逸的密闭容器。 核电站反应堆发生事故时会大量释放放射性物质，安全壳作为最后一道核安全屏障，能防止放射性物质扩散污染周围环境；同时也常兼作反应堆厂房的围护结构，保护反应堆设备***免受外界的不利影响，它是一种体态庞大的特种容器结构。
反应堆安全壳内涂刷有核电站专用的涂层，其必须满足诸如化学成分、耐火性能、耐盐雾试验、耐辐照性能、耐化学腐蚀性以及模拟DBA合格性等要求。反应堆安全壳内涂层由于涂装面积大、辐照环境复杂、活动窗口少，基本不具备大面积维修的条件，因此安全壳内涂层会随着反应堆服役时间的增加而发生老化反应，导致涂层碎片持续增加，使得再循环地坑堵塞失效风险随之提高，给反应堆的安全运行带来了风险；然而反应堆在运行过程中不可能轻易地停止核反应而进行安全壳内涂层的检修，否则将浪费大量的物力和财力，因此需要一种科学的方法来确定安全壳内涂层维修的时机。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种核反应堆安全壳内涂层维修时机的评估方法。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种核反应堆安全壳内涂层维修时机的评估方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
（a）测定核反应堆安全壳破口影响区面积S，并结合已知的四种涂层***厚度H和密度ρ，根据公式（1）计算破口影响区潜伏涂层碎片质量M1；
M1=ρ×S×H（1）；
（b）对破口影响区外核反应堆安全壳的四种涂层***PIC100I、PIC151I 、PIC152I和PIC155I进行目视检查，随后将检查结果与标准涂层进行对比确定所述四种涂层***的不合格比例，分别对应记为Pv0、Pv1、Pv2、Pv5；
（c）在破口影响区外所述四种涂层***上，对目视检查合格的涂层各选择多个测试区域，每个测试区域选取至少六个测试点，接着对所述测试点进行打磨、除屑、用胶水粘上试柱，将所述试柱与测试仪连接进行拉伸力测试，记录测试结果，确定所述四种涂层***的附着力不合格比例，分别对应记为PA0、PA1、PA2、PA5；
（d）在去离子水中加入硼酸和NaOH配制成碱性缓冲液，将所述碱性缓冲液以1×10-4~1×10-3m3/ m2·s的流量在120~180℃下喷入装有破口影响区外四种涂层***试样的容器内，连续喷淋24~50小时后置于温度为23±2℃、相对湿度为50±5％的环境中至少2周，确定所述四种涂层***的LOCA模拟测试不合格比例，分别对应记为PL0、PL1、PL2、PL5；
（e）根据已知的四种涂层***PIC100I、PIC151I 、PIC152I和PIC155I的质量，分别记为MPIC100I、MPIC151I 、MPIC152I和MPIC155I，结合公式2和公式3分别计算破口影响区外潜伏碎片的总质量M2；
M2=MPIC100I×{[PV0+ PA0（1-PV0）] +PL0[1-PV0- PA0（1-PV0）]}+ MPIC151I×{[PV1+ PA1（1-PV1）] +PL1[1-PV1- PA1（1-PV1）]}+ MPIC152I×{[PV2+ PA2（1-PV2）] +PL2[1-PV2- PA2（1-PV2）]}+ MPIC155I{[PV5+ PA5（1-PV5）] +PL5[1-PV5- PA5（1-PV5）]}（2）；
（f）对核反应堆安全壳地坑进行目视检查，确定反应堆机组正常运行过程中脱落的合格涂层质量M3；
（g）检查核反应堆机组型号，确定反应堆临界涂层碎片量XCCD和失水事故下生成的全部涂层碎片最大值Mmax；
（h）根据公式（3）计算逼近率γ，当逼近率γ小于100%时，核反应堆进行常规的维修工作即可；当逼近率γ大于100%时，停止核反应进行安全壳内涂层的检修；
（3）。
优化地，所述老化检测包括涂层的失光、开裂、剥落、起泡、粉化、变色、锈点和长霉性质。
优化地，步骤（c）中，所述待测试涂层应充分干燥固化，测试点避开涂层缺陷。
优化地，步骤（c）中，所述加力速度不超过1MPa/s，并在90s内完成拉伸。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明核反应堆安全壳内涂层维修时机的评估方法，通过将评估出的涂层碎片总量量化成破口影响区潜伏涂层碎片质量M1、破口影响区外潜伏碎片的总质量M2、脱落的合格涂层质量M3和失水事故下生成的全部涂层碎片最大值Mmax，从而将其与临界涂层碎片量进行对比，来确认是否需要停止核反应进行安全壳内涂层的检修。
具体实施方式
下面将对本发明优选实施方案进行详细说明。
实施例1
本发明核反应堆安全壳内涂层维修时机的评估方法，依次包括以下步骤：
首先测定反应堆厂房破口影响区面积S，并结合已知的四种涂层***厚度H和密度ρ，根据公式（1）计算破口影响区潜伏涂层碎片质量M1；
M1=ρ×S×H（1）；
接着进行目视检查：对破口影响区外反应堆厂房的四种涂层***PIC100I、PIC151I 、PIC152I和PIC155I进行目视检查，随后将检查结果与标准涂层进行对比确定所述四种涂层***的不合格比例，分别对应记为Pv0、Pv1、Pv2、Pv5。目视检查具体为：辅以手电和放大镜等工具，对反应堆厂房内钢衬里表面和各房间内的土建钢结构、墙、地面、天花板表面涂层（四种涂层***）的状况进行检查，重点检查涂层的失光、开裂、剥落、起泡、粉化、变色、锈点、长霉等现象；检查方式包括总体性普查和针对缺陷区域的重点检查两种形式；为提高检查效率，制定基本检查路线和内容，供检查人员参考，具体路线和内容由检查人员视现场情况确定。
然后是附着力测试：在破口影响区外所述四种涂层***上，对目视检查合格的涂层各选择多个测试区域，每个测试区域选取至少六个测试点，接着对所述测试点进行打磨、除屑、用胶水粘上试柱，将所述试柱与测试仪连接进行拉伸力测试，记录测试结果，确定所述四种涂层***的附着力不合格比例，分别对应记为PA0、PA1、PA2、PA5。测试点选自基材平整、坚固，面积和周围空间可放置测试仪器的区域，且应选取不同涂层***的代表性区域和测试点；待测试涂层应充分干燥固化，平整、清洁，表面状态与周围区域相一致，避开涂层缺陷。若出现附着力不合格的测试点，应增加测试点，排查不合格涂层的范围。拉伸力测试具体为：在粘结试柱前，对选定的测试点拍照，并在记录表上标示位置；对于选定的测试点，用细纱纸轻轻地打磨，然后用毛刷除去磨屑；用无水乙醇对试柱脱脂，然后让其干燥；按照胶粘剂使用说明书的规定，将胶粘剂按比例调匀待用（对于随设备仪器提供的普通型/快干型环氧树脂粘结剂在1小时内使用）；将胶粘剂涂在试柱表面，尽可能少的用胶；将试柱按压在涂层表面，并适当移动试柱，以排除空气；尽量去除多余的胶；用胶带将试柱固定在涂层表面；胶的固化时间大于24小时(快干型粘结剂固化时间大于2小时)；将胶带取下；用环形刀或壁纸刀沿试柱周边将涂层切开（这一步只有当涂层内部的拉力大于涂层附着力时才需要）；测试仪调回零位；将测试仪与试柱连接，少许加力，检查仪器是否摆正；均匀慢速地施加拉伸力直到试柱被拉开，加力速度不要超过1MPa/s，并在90s内完成拉伸；如果达到仪器的满量程后试柱仍未被拉开则结束实验，待卸载并取下仪器后，用木棍将试柱敲打下来。拉拔后将试柱装入对应编号的试样袋内，对拉拔现场记录数据并拍照。在粘结、拉拔以及记录工作完成后，马上对现场破损涂层进行修复。
接着进行LOCA模拟测试：在去离子水中加入硼酸和NaOH配制成碱性缓冲液（相当于含硼2.5g/L的硼酸，喷淋液pH=9.3），将所述碱性缓冲液以1×10-4~1×10-3m3/ m2·s的流量在120~180℃下喷入装有破口影响区外四种涂层***试样的容器内，连续喷淋24~50小时后置于温度为23±2℃、相对湿度为50±5％的环境中至少2周，确定所述四种涂层***的LOCA模拟测试不合格比例，分别对应记为PL0、PL1、PL2、PL5；
根据已知的四种涂层***PIC100I、PIC151I 、PIC152I和PIC155I的质量，分别记为MPIC100I、MPIC151I 、MPIC152I和MPIC155I，结合公式2分别计算破口影响区外潜伏碎片的总质量M2；
M2=MPIC100I×{[PV0+ PA0（1-PV0）] +PL0[1-PV0- PA0（1-PV0）]}+ MPIC151I×{[PV1+ PA1（1-PV1）] +PL1[1-PV1- PA1（1-PV1）]}+ MPIC152I×{[PV2+ PA2（1-PV2）] +PL2[1-PV2- PA2（1-PV2）]}+ MPIC155I{[PV5+ PA5（1-PV5）] +PL5[1-PV5- PA5（1-PV5）]}（2）。
再对核反应堆安全壳地坑进行目视检查，确定反应堆机组正常运行过程中脱落的合格涂层质量M3；检查核反应堆机组、地坑过滤器、安喷泵、安注泵的技术参数和型号，确定反应堆临界涂层碎片量XCCD（随着地坑过滤器、安喷泵和安注泵的设计技术参数不同，XCCD的具体值可能不同；但核反应堆机组一旦建成，XCCD就是一个定值。）和失水事故下生成的全部涂层碎片最大值Mmax。
最后，根据公式（3）计算逼近率γ（评估出的全部涂层碎片的量与临界涂层碎片量的比值），其中评估计算出的涂层碎片量XACD为破口影响区潜伏涂层碎片质量M1、破口影响区外潜伏碎片的总质量M2、反应堆机组正常运行过程中脱落的合格涂层质量M以及失水事故下生成的全部涂层碎片最大值Mmax之和，当逼近率γ小于100%时，核反应堆进行常规的维修工作即可；当逼近率γ大于100%时，应当停止核反应进行安全壳内涂层的检修；
（3）。
另外，当建造核电站的记录文件中有涉及核反应堆机组、地坑过滤器、安喷泵、安注泵以及涂层类型等不规范之处时，应当将这种不规范引起的变量采用涂层碎片质量进行量化，计入涂层碎片量XACD中，使得停止核反应进行安全壳内涂层检修的时机评估更准确。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种核反应堆安全壳内涂层维修时机的评估方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
（a）测定核反应堆安全壳破口影响区面积S，并结合已知的四种涂层***厚度H和密度ρ，根据公式（1）计算破口影响区潜伏涂层碎片质量M1；
M1=ρ×S×H（1）；
（b）对破口影响区外核反应堆安全壳的四种涂层***PIC100I、PIC151I 、PIC152I和PIC155I进行目视检查，随后将检查结果与标准涂层进行对比确定所述四种涂层***的不合格比例，分别对应记为Pv0、Pv1、Pv2、Pv5；
（c）在破口影响区外所述四种涂层***上，对目视检查合格的涂层各选择多个测试区域，每个测试区域选取至少六个测试点，接着对所述测试点进行打磨、除屑并用胶水在所述测试点处粘上试柱，将所述试柱与测试仪连接进行拉伸力测试，记录测试结果，确定所述四种涂层***的附着力不合格比例，分别对应记为PA0、PA1、PA2、PA5；
（d）在去离子水中加入硼酸和NaOH配制成碱性缓冲液，将所述碱性缓冲液以1×10-4~1×10-3m3/m2·s的流量在120~180℃下喷入装有破口影响区外四种涂层***试样的容器内，连续喷淋24~50小时后置于温度为23±2℃、相对湿度为50±5％的环境中至少2周，确定所述四种涂层***的LOCA模拟测试不合格比例，分别对应记为PL0、PL1、PL2、PL5；
（e）根据已知的四种涂层***PIC100I、PIC151I、PIC152I和PIC155I完整的、未经脱落的质量，分别记为MPIC100I、MPIC151I 、MPIC152I和MPIC155I，结合公式（2）分别计算破口影响区外潜伏碎片的总质量M2；
M2=MPIC100I×{[PV0+ PA0（1-PV0）] +PL0[1-PV0- PA0（1-PV0）]}+ MPIC151I×{[PV1+ PA1（1-PV1）] +PL1[1-PV1- PA1（1-PV1）]}+ MPIC152I×{[PV2+ PA2（1-PV2）] +PL2[1-PV2- PA2（1-PV2）]}+ MPIC155I{[PV5+ PA5（1-PV5）] +PL5[1-PV5- PA5（1-PV5）]}（2）；
（f）对核反应堆安全壳地坑进行目视检查，确定反应堆机组正常运行过程中脱落的合格涂层质量M3；
（g）检查核反应堆机组型号，确定反应堆临界涂层碎片量XCCD和失水事故下生成的全部涂层碎片最大值Mmax；
（h）根据公式（3）计算逼近率γ，当逼近率γ小于100%时，核反应堆进行常规的维修工作即可；当逼近率γ大于100%时，停止核反应进行安全壳内涂层的检修；
（3）。
2.根据权利要求1所述核反应堆安全壳内涂层维修时机的评估方法，其特征在于：所述目视检查的项目包括涂层的失光、开裂、剥落、起泡、粉化、变色、锈点和长霉性质。
3.根据权利要求1所述核反应堆安全壳内涂层维修时机的评估方法，其特征在于：步骤（c）中，所述测试点的待测试涂层应充分干燥固化，测试点避开涂层缺陷。
4.根据权利要求1所述核反应堆安全壳内涂层维修时机的评估方法，其特征在于：步骤（c）中，所述拉伸力测试的加力速度不超过1MPa/s，并在90s内完成拉伸。
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