核电厂设备老化与电厂寿期管理的研究.pdfVIP

核电厂设备老化和电厂寿期管理的研究 王金昌 凌建群 核动力运行研究所 摘 委：植电，柑鲈物、系统扁l占匹件鼬书¨例的摊咎ru能．H现老化．“j它们小能满足棱电j宜十十『神j经济“}翟 小旷．替世蚀lU奇期终止。投lq廊尽快典施有敬地核电．老化1}州．确保棱电j运j1：韵宜十中1和圩济，Jf为尽川 锥蜒≤忙杜电l昶采寿Ⅻ也造条件。 天键uJ：接l【‘ 甚化 寿势： 钎群 i．背景 核动力运行研究所在“九五”期间，对中国原子能科学研究院的重水研究堆、和清华大学的屏 蔽试验研究堆等早期建造的研究堆的剩余寿期预测和对相*资料的进行了分析研究．寻求符合工程实 际的早期建造研究堆剩余寿期的预测和寿命周期管理的评价方法．为中国国家核安全局制定研究堆的 政黄提供依据．使我国研究堆能在有效的安全监督保障系统下继续运行，发挥应有作用，最大限度地 避免突发灾难性事件发生。 绎验表明，核电厂运行大约运行lO年以后，因为老化而开始出现部件损坏。研究堆设备老化和 寿期管理的研究对核电站这些方面也有积极的意义，因此我们提出一些有关孩电设各老化和电站寿期 管理的建议。 2．老化的定义和老化机理 2．1老化的定义 老化定义为构筑物、系统和部件随着使用时间的推移，其特性逐渐改变的总过程。该过程最终将 导致村料在正常服役条件下性能的下降。它包括构筑物、系统或部件运行所要求的Il：常运行和瞬态运 {r条件。 小．叫运{J条忙会通过化学和物理的过程作用，导致材料老化．使材料的性能或功能下降。除运行 条件外，还有与化学或物理过程无关的导至退化和影响反应堆安全的条件。 老化的主要影响是材料的退化。 2．2运行条件和老化 老化的影响一般是讨论物项不希望有的影响或失效。但是，老化现象的根本原因由特殊的老化机 理运作证实，常常是导致这些影响的运行条件，简单可以表示为： 导致 运行条件+ 老化机理———’ 不良的影响或失效。 以下对运行条件分三类进行大致的描述。 2．2．1正常运行条件 正常运行条件中辐射的水平、温度或压力将影响材料的物理特性。辐射影响堆芯内和堆芯外的设 备。其它设备受随冷却剂循环的放射性材料的辐射影响。 22．2预期运行工况 下卣的预期运行工况(例如：火灾、洪水、过热或功率偏差)会加速老化的发生，应该对其研究 并采取有效措施阻止老化的加速。 2．2，3环境条件 环境条件包括气候条件诸如湿度、雾和风，以及现场条件诸如盐分、涉、灰尘或化学媒介物。这 些条件的影响会产生腐蚀、浸蚀或不愿看到的化学反应。 2．3物理条件对老化的影响 2．3，I辐射 中子辐射对材料的影响主要是增加屈服强度和极限强度以及降低韧性，金属材料内 产生的氦气和裂变气体会导致材料特性的变化以及肿胀。 2．3．2温度 过高的温度会导致聚台物变硬或者失去张力和弹性。 2．33振动和话环 振动和压力、流量或温度应力的循环．会导致材料承受强度增大，既产生裂纹最终导致疲劳断裂。 振动将导致电气设备和测量仪表的性能下降。结合娃和密封的振动可能是影响其整体性的一个重要因 素。位置或整定点的改变是和振动有关的另一种现象。相连部件的重复相关运动将导致侵蚀或磨损。 2．34腐蚀 腐蚀是金属和周围环境的反应。腐蚀导致材料的表面脱落和失去强度，某种类型的腐蚀(侧如： 晶间腐蚀，应力／应变腐蚀，腐蚀疲劳)因裂纹增加导致失去强度。腐蚀的其它影响在某些部位(如 阀f?座)有颗粒的沉淀(腐蚀产物)．影响该设备的功能。这些颗粒物质可能含有放射性同位素．将 尝影响维修工作。由于腐蚀产物占居的空间比金属材料本身还要太．填塞裂缝和狭窄的通道是可能发 ‘￡的。混凝土中加强钢筋的腐蚀也应该考虑。虽然腐蚀有很多类型和状态，大体上可以丹为三粪：没 有机械苟载的腐蚀、有机械荷载的腐蚀和侵蚀 2．4非物理条件对老化的影响 2．4，l技术的改变 孩电广是根据建造时的标准和可用设备建造的，随着技术的进步，一些系统仍然功能完好，但是 备品备件根难得到。为了便于执行原有的维修程序，就需要更换整个系统。 2．4．2安全妻求的改变 核电厂随着时间推移，已经有很多新的安全要求。应相应地考虑修改核电厂‘的硬件 并更新文件。 2．43文件的作废 对核电厂的硬件的惨改和更新文件会使核电厂的文