CN110968957A - 核电机组堆芯中子通量测量指套管磨损缺陷评价方法 - Google Patents

核电机组堆芯中子通量测量指套管磨损缺陷评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种核电机组堆芯中子通量测量指套管磨损缺陷评价方法，包括以下步骤：步骤1：建立表征指套管的抗挤强度指标的磨损缺陷评估模型，获取指套管的磨损涡流检测参数和力学性能参数的数据；步骤2：生成若干组随机数序列；步骤3：将随机数序列以及指套管的磨损涡流检测参数和力学性能参数的数据代入指套管的磨损缺陷评估模型中；步骤4：确定一概率要求，利用概率要求从指套管的抗挤强度系数的分布中取值，得到指定概率下的指套管的抗挤强度指标；步骤5：判断指定概率下的指套管的抗挤强度指标与设置的指标限值的大小关系。本发明能够对指套管磨损缺陷进行合理的评价，可以更准确的掌握指套管的服役状态，有利于机组的安全可靠运行。

Description

核电机组堆芯中子通量测量指套管磨损缺陷评价方法
技术领域
本发明属于核电设备性能检测评价领域，具体涉及核电机组堆芯中子通量测量指套管磨损缺陷评价方法。
背景技术
在核电机组中，指套管为堆芯中子通量测量探头提供测量通道，其内壁干燥，测量探头可以在内部移动，外壁与一回路介质接触。运行期间，指套管在一回路冷却剂流致振动作用下，在通道截面突变处产生微动磨损造成壁厚减薄。我国多电厂经验反馈显示，在正常运行中指套管在多个位置出现大量异常磨损情况，存在管壁磨损减薄导致反应堆冷却剂泄漏，反应堆冷却剂泄漏会污染10路转换器，使中子通量测量通道不可用，进而影响电厂安全可靠运行。国外已建立相应的检查标准，并开发了处理技术，国内虽然已经建立了一套指套管磨损缺陷处理流程，但国内的指套管磨损情况与国外核电厂相比存在明显差异，主要表现在国内核电厂的指套管磨损缺陷数量较多，磨损缺陷增长速度较快。
目前，业界主要通过Bobbin探头涡流检测方法对指套管微动磨损情况进行定期跟踪检查，主要评价指标为指套管磨损深度，即通过Bobbin探头检出的指套管磨损深度判断指套管是否需要进行割管移位、堵管或更换，却未建立指套管磨损缺陷评价方法。因此需要综合考虑磨损缺陷深度、长度和周向角度等几个方面建立指套管磨损缺陷评价方法，对指套管的抗挤强度进行计算，得到指套管的抗外压能力，从而对指套管磨损缺陷进行准确评估，保障核电设备运行安全。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够对指套管的磨损缺陷进行合理有效的评估，从而可以更准确地掌握指套管的服役状态，为机组安全运行提供支持的核电机组堆芯中子通量测量指套管磨损缺陷评价方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种核电机组堆芯中子通量测量指套管磨损缺陷评价方法，用于计算核电机组堆芯中子通量测量时为测量探头提供测量通道的指套管的抗挤强度，从而基于抗挤强度评价磨损缺陷并确定是否需要对其进行处理，所述核电机组堆芯中子通量测量指套管磨损缺陷评价方法包括以下步骤：
步骤1：建立表征所述指套管的抗挤强度指标的磨损缺陷评估模型，所述指套管的磨损缺陷评估模型涉及所述指套管的磨损缺陷涡流检测参数和力学性能参数以及随机数序列，获取所述指套管的磨损缺陷涡流检测参数和力学性能参数的数据；
步骤2：生成所述指套管的磨损缺陷评估模型所需的若干组随机数序列；
步骤3：将所述随机数序列以及所述指套管的磨损缺陷涡流检测参数和力学性能参数的数据代入所述指套管的磨损缺陷评估模型中，得到所述指套管的抗挤强度指标的分布；
步骤4：确定一概率要求，利用所述概率要求从所述指套管的抗挤强度指标的分布中取值，得到指定概率下的指套管的抗挤强度指标；
步骤5：判断所述指定概率下的指套管的抗挤强度指标与设置的指标限值的大小关系，若指定概率下的指套管的抗挤强度指标≥所述指标限值，则判断所述指套管抗挤强度良好，无需处理，若指定概率下的指套管的抗挤强度指标＜所述指标限值，则判断所述指套管的抗挤强度不足，需要进行处理。
所述步骤1中，建立的表征所述指套管的抗挤强度系数的抗挤强度评估模型为：
Figure BDA0002312804870000021
其中，K为所述指套管的抗挤强度指标，P为正常运行工况满功率运行时一回路压力，n为选取的安全系数，a、b分别为模型系数，Sm为所述指套管在服役温度下的屈服极限和抗拉极限之和，σm为所述指套管在服役温度下的屈服极限和抗拉极限之和的不确定度，θ为所述指套管上磨损缺陷的周向尺寸最大处所对应的圆心角度，L为所述指套管上磨损缺陷的轴向尺寸最大处的轴向长度，t为所述指套管的原始厚度，h为所述指套管磨损缺陷涡流检测伤深百分比，σh为所述指套管磨损缺陷涡流检测伤深百分比的不确定度，σr为所述指套管的磨损缺陷评估模型的不确定度，Z1、Z2、Z3为随机数序列。
所述步骤2中，使用Excel或MATLAB生成若干组标准正态分布作为所述随机数序列。
所述步骤5中，所述指标限值设置为1.00。
所述步骤5中，对所述指套管进行的处理包括割管移位、堵管或更换。
所述步骤2中，每组所述随机数序列所包含的随机数数量≥100万。
所述步骤4中，所述概率要求为90％～98％。
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：本发明对指套管磨损缺陷抗挤强度的计算综合考虑了磨损缺陷深度、长度和周向角度，同时考虑了指套管在服役温度下的力学性能，能够对指套管磨损缺陷进行合理的评价，可以更准确的掌握指套管的服役状态，有利于机组的安全可靠运行。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：在核电机组中，指套管为堆芯中子通量测量探头提供测量通道，采用以下评价方法来计算指套管的抗挤强度，并基于抗挤强度评价磨损缺陷，从而确定是否需要对其进行处理。
一种核电机组堆芯中子通量测量指套管磨损缺陷评价方法，包括以下步骤：
步骤1：建立表征指套管的抗挤强度指标的磨损缺陷评估模型，获取指套管的磨损缺陷涡流检测参数和力学性能参数的数据。
指套管的磨损缺陷评估模型涉及指套管的磨损缺陷涡流检测参数和力学性能参数以及随机数序列。本实施例中，建立的表征指套管的抗挤强度指标的磨损缺陷评估模型为：
Figure BDA0002312804870000031
上式中：
K—指套管的抗挤强度指标；
P—正常运行工况满功率运行时一回路压力，MPa；
n—选取的安全系数；
a、b—模型系数；
Sm—指套管在服役温度下的屈服极限和抗拉极限之和，MPa；
σm—指套管在服役温度下的屈服极限和抗拉极限之和的不确定度，MPa；
θ—指套管上磨损缺陷的周向尺寸最大处所对应的圆心角度，rad；
L—指套管上磨损缺陷的轴向尺寸最大处的轴向长度，mm；
t—指套管的原始厚度，mm；
h—指套管磨损缺陷涡流检测伤深百分比，％；
σh—指套管磨损缺陷涡流检测伤深百分比的不确定度，％；
σr—指套管的磨损缺陷评估模型的不确定度；
Z1、Z2、Z3—随机数序列。
其中，h、σh属于指套管的磨损缺陷涡流检测参数，Sm、σm属于指套管的力学性能参数。
根据核电厂设计准则中，对基准工况所要求的安全系数，安全系数n≥3；模型系数a、b通过进行具备不同深度、长度和周向角度的磨损缺陷指套管的外压挤毁试验拟合得到，指套管在服役温度下的屈服极限和抗拉极限之和Sm及其不确定度σm、指套管磨损缺陷涡流检测伤深百分比的不确定度σh通过进行指套管磨损缺陷涡流检测不确定度试验测定，指套管的磨损缺陷评估模型的不确定度σr通过进行具备不同深度的磨损缺陷指套管的外压挤毁试验拟合得到。
步骤2：生成指套管的磨损缺陷评估模型所需的若干组随机数序列，每组所述随机数序列所包含的随机数数量≥100万。该步骤中，使用Excel或MATLAB生成三组组均值为0，方差为1的标准正态分布作为三组随机数序列。
步骤3：将随机数序列以及指套管的磨损缺陷涡流检测参数和力学性能参数的数据代入指套管的磨损缺陷评估模型中，得到指套管的抗挤强度指标K的分布。
步骤3：确定一概率要求，该概率要求为90％～98％，利用概率要求从指套管的抗挤强度系数K的分布中取值，得到指定概率下的指套管的抗挤强度指标K。
步骤4：判断指定概率下的指套管的抗挤强度指标与设置的指标限值的大小关系，由于指套管壁厚磨损减薄会导致指套管抗挤强度减小，若指定概率下的指套管的抗挤强度指标≥指标限值，则判断指套管抗挤强度良好，无需处理，若指定概率下的指套管的抗挤强度指标＜指标限值，则判断指套管的抗挤强度不足，需要进行处理。本实施例中，指标限值设置为1.00。则若K≥1.00，则认定指套管抗挤强度良好，不需处理；若K＜1.00，则判定指套管抗挤强度不足，需进行割管移位、堵管或更换处理。
本技术方法可用于指套管在磨损缺陷处的抗挤强度进行分析评估，得到指套管在磨损缺陷处抗挤强度概率分布，从而依据概率要求对指套管抗挤强度进行取值。按照本技术方案对指套管抗挤强度进行评价，可以更准确的掌握指套管的服役状态，有利于机组的安全可靠运行。
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 (7)

1.一种核电机组堆芯中子通量测量指套管磨损缺陷评价方法，用于计算核电机组堆芯中子通量测量时为测量探头提供测量通道的指套管的抗挤强度，从而基于抗挤强度评价磨损缺陷并确定是否需要对其进行处理，其特征在于：所述核电机组堆芯中子通量测量指套管磨损缺陷评价方法包括以下步骤：
步骤1：建立表征所述指套管的抗挤强度指标的磨损缺陷评估模型，所述指套管的磨损缺陷评估模型涉及所述指套管的磨损缺陷涡流检测参数和力学性能参数以及随机数序列，获取所述指套管的磨损缺陷涡流检测参数和力学性能参数的数据；
步骤2：生成所述指套管的磨损缺陷评估模型所需的若干组随机数序列；
步骤3：将所述随机数序列以及所述指套管的磨损缺陷涡流检测参数和力学性能参数的数据代入所述指套管的磨损缺陷评估模型中，得到所述指套管的抗挤强度指标的分布；
步骤4：确定一概率要求，利用所述概率要求从所述指套管的抗挤强度指标的分布中取值，得到指定概率下的指套管的抗挤强度指标；
步骤5：判断所述指定概率下的指套管的抗挤强度指标与设置的指标限值的大小关系，若指定概率下的指套管的抗挤强度指标≥所述指标限值，则判断所述指套管抗挤强度良好，无需处理，若指定概率下的指套管的抗挤强度指标＜所述指标限值，则判断所述指套管的抗挤强度不足，需要进行处理。
2.根据权利要求1所述的核电机组堆芯中子通量测量指套管磨损缺陷评价方法，其特征在于：所述步骤1中，建立的表征所述指套管的抗挤强度系数的抗挤强度评估模型为：
Figure FDA0002312804860000011
其中，K为所述指套管的抗挤强度指标，P为正常运行工况满功率运行时一回路压力，n为选取的安全系数，a、b分别为模型系数，Sm为所述指套管在服役温度下的屈服极限和抗拉极限之和，σm为所述指套管在服役温度下的屈服极限和抗拉极限之和的不确定度，θ为所述指套管上磨损缺陷的周向尺寸最大处所对应的圆心角度，L为所述指套管上磨损缺陷的轴向尺寸最大处的轴向长度，t为所述指套管的原始厚度，h为所述指套管磨损缺陷涡流检测伤深百分比，σh为所述指套管磨损缺陷涡流检测伤深百分比的不确定度，σr为所述指套管的磨损缺陷评估模型的不确定度，Z1、Z2、Z3为随机数序列。
3.根据权利要求1所述的核电机组堆芯中子通量测量指套管磨损缺陷评价方法，其特征在于：所述步骤2中，使用Excel或MATLAB生成若干组标准正态分布作为所述随机数序列。
4.根据权利要求1所述的核电机组堆芯中子通量测量指套管磨损缺陷评价方法，其特征在于：所述步骤5中，所述指标限值设置为1.00。
5.根据权利要求1所述的核电机组堆芯中子通量测量指套管磨损缺陷评价方法，其特征在于：所述步骤5中，对所述指套管进行的处理包括割管移位、堵管或更换。
6.根据权利要求1所述的核电机组堆芯中子通量测量指套管磨损缺陷评价方法，其特征在于：所述步骤2中，每组所述随机数序列所包含的随机数数量≥100万。
7.根据权利要求1所述的核电机组堆芯中子通量测量指套管磨损缺陷评价方法，其特征在于：所述步骤4中，所述概率要求为90％～98％。
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