海上核电站仪控设备鉴定的方法与建议

刘仕伟1刘帅2

摘要：随着对海洋经济的倚重，世界各核电大国也纷纷将目光投向海上浮动核电站，以突破海上开发的能源供给瓶颈，为偏远岛屿和海上石油天然气开采平台提供电力、热力和淡水资源。世界上首座海上浮动核电站——俄罗斯“罗蒙诺索夫院士”（AkademikLomonosov）号已下海测试；我国也在加速发展海上浮动核电站，并被国家发改委纳入能源科技创新“十三五”规划。

关键词：海上核电站；海洋环境；仪控系统；设备鉴定

引言

众所周知核电站是通过核裂变产生巨大的能源通过一系列转变而为我们提供电能的，但是由于在此过程中会因为积累了大量放射性裂变产物而形成一个个强辐射源，此时仪控设备就十分必要了。它的存在可以起到维护核电站安全稳定运行以及保护不特定广大人民群众安全的重要作用。鉴于其重要性之大，对于安全级仪控设备的合格鉴定是其质量的保障，惟有经过鉴定合格的设备，才可以用于核电站，反之，没有通过鉴定合格的设备就不能用于核电站，否则是要出大问题的。

1海上浮动核电站仪控设备的鉴定

1.1设备鉴定思路

海上核电站仪控设备的鉴定思路是：参考陆上堆设备鉴定体系及方法，补充海洋环境条件特定的鉴定要求。（1）参考陆上核电站设备鉴定的成熟鉴定体系、鉴定方法等，对海上核电站设备鉴定具有借鉴意义。（2）对设备性能的影响主要体现在环境条件的因素上，HAF102中要求考虑设备寿期内所有的环境条件，故海上核电站需综合考虑核及船的环境条件因素。其中，IEEE382，RCC-E中已规定了陆上核电站核级设备所经受的环境因素；GB/T6994，GB/T4798.6等规定了船用的环境条件及分类。

1.2鉴定标准体系

对于海上核电站，目前国际上尚未形成成熟的鉴定实践。基于此，海上核电站的设备鉴定，可以参考现有的陆上核电站设备鉴定实践，并结合相应的船用标准开展。所采用的实践包括：

（1）陆上核电站实践

——基于RCC-E规范和EDF相关规范的法国实践；

——基于IEEE与ASME-QME-1标准的美国实践；

——基于KTA标准的德国实践；

——基于GB与NB标准的中国设计单位编写相关规范的中国实践。

（2）船用标准体系

——基于CCS入级规范及指导指南的标准体系，如GD22等；

——基于GB的船用标准体系，如GB/T2423等

——基于GJB的船用标准体系，如GJB150等。

1.3鉴定试验顺序

基于RCC-E规范和EDF相关规范的法国实践，设备鉴定可分为4个阶段：基准试验、极限工况试验、老化试验、模拟事故试验。对于特定海洋环境条件的倾斜、摇摆、盐雾、霉菌、冲击，其划分和依据如下：

（1）盐雾、霉菌的鉴定，划分为极限工况鉴定。盐雾、霉菌的试验通常为验证在一定条件下（盐雾、潮湿）一段时间的适应性能力，而不考虑老化累积效应；此外，盐雾、霉菌造成的危害可以通过在役检查或监督来评估，不符合IEEE627中的显著老化机理判定要求之一，不能称为显著老化机理。

（2）倾斜和摇摆的鉴定，划分为极限工况。对比GJB150.23A—2009，GB/T2423.101—2008，GD22—2015中的倾斜和摇摆环境条件，验证可知，目前针对舰船设备仅需要考虑倾斜和摇摆环境的适应性，因此划分为极限工况。

（3）冲击的鉴定，划分为事故工况。冲击试验是通过模拟外部冲撞，验证设备在经受外力作用时的安全性、可靠性和有效性，因此属于事故工况条件下的验证。

2安全级仪控设备的鉴定技术

2.1热老化试验

对于安全级仪控设备中存在老化机理的部件或设备要进行热老化试验。该项试验一般会采用模拟加速老化的办法来进行，要求试验时做到尽可能地缩短老化时间，同时又确保设备元件不会因为试验温度过高而发生损坏。所以，热老化试验温度应设定低于元件材料的耐受允许值，并留有一定的裕量。现行通用的方法是基于阿伦纽斯定律对有机材料施加热应力进行人工加速老化。这种方法是将设备的使用条件与加速老化条件通过试验材料的老化特性联系起来，用于确定参与鉴定设备的安全使用寿命。

2.2振动老化试验

振动老化试验是指核电站安全级仪控设备在模拟地震以外的振动(如水力激振、非自然状态下的共振等)条件下的老化程度,要求在此试验时设备不通电。具体做法是在分别在三个正交轴上作设备的单轴振动试验，通过三个不同测试对象结果之间的联系来确定受测试设备的老化状况以达到预期其安全性能大小。

2.3辐照老化试验

辐照老化试验要求设备在不通电状况下，处在70℃±3℃温度下的试验箱内并采用钴60γ源施加250kGy剂量持续辐照十天，同时必须保证试验箱保持每小时最少有三倍容积的空气循环。确定完上述鉴定方法后，准备妥当后调试试验箱内温度使之稳定在70℃时开始照射并保证持续进行不少于250h的试验时间，同时辐照剂量当量是以±15%的精度施加的。通过该试验来确定测试设备在这种条件下的安全性能是否能达到安装应用于核电站。

2.4交变湿热试验

交变湿热试验的目的在于确定受测试安全级仪控设备在环境温度迅速变化时的性能表现能力。简单做法是将试件交替放置在－25℃低温试验箱和＋70℃高温试验箱中各保持30分钟并循环5次，试件在两个实验箱的转换时间约为2－3分钟，之后将该试件降温到室温并保持2h，最后对经过试验的试件再进行功能测试来确定是安全性。

2.5地震试验

日本福岛核事故初期就是因为海啸引发的地震而导致的。所以在核电站的建设中所有抗震1类设备都必须进行全面的抗震鉴定，这些设备必须保证能够承受SL1（运行基准地震）和SL2（安全停堆地震）载荷，并确保在地震发生时或震后均能正常履行规定的要求其必须达到的安全功能。地震试验的方法主要是进行双轴时程试验。如果某项设备在地震时只是需要保持其完整性，那么试验中的试件就可以不通电；如果某项安全级仪控设备在地震时仍然需要执行其规定功能时，那么受测试试件在试验中就必须保证在通电条件下运行，并对其进行相应的性能和功能测试以期待准确确定其安全性能保障核电站的安全。

3仪控设备的完工报告审查

仪控设备的完工报告是仪控设备制造的过程文件、记录和报告，是仪控设备制造质量控制的追溯文件，可以作为仪控设备在安装、调试、在役或退役过称中的备查资料。仪控设备的完工报告是记录仪控设备从原材料、元器件和模块的采购验收到设备制造过程的检查和检验、工厂验收试验、出厂验收试验等制造和检验的过程文件、测试记录、各类试验报告，是判定上述各个工艺过程是否符合设计要求的重要依据。

完工报告主要包括以下内容:质量符合性声明、相关的产品合格证、设备清单、第三方监督检验检验报告、设备和部件替换说明、原材料和元器件(模块)清单、原材料和元器件(模块)原始的质量证明书、原材料和元器件(模块)入厂复验报告、最终阶段的质量跟踪文件、供应商的设计与制造资质文件、相关人员的资质证书、检验和试验等制造活动的质量记录和报告、检查和试验程序文件、不符合项清单与报告、技术变更与澄清要求文件、其它与设备设计、制造和检验相关的函件、备忘录等文件(需要放入到完工报告的部分)。

结束语

由于海上浮动核电站的研发设计缺乏明确的法律法规指导，也无法照搬陆上堆的法律法规进行规范，因此文中仅给出一些综合性建议，作为参考。目前亟待解决的问题是结合海洋环境法律法规和陆上堆相关规范，在原有法规标准的基础上编制新的法规标准，形成海上核电站设计鉴定法规标准体系，以全面指导设计研发工作。

参考文献

[1]中国船级社.钢质海船入级规范2012（第4分册）[M].北京：人民交通出版社，2015.

[2]全国电工电子产品环境条件与环境试验标准化技术委员会.GB/T14092.4—2009机械产品环境条件海洋[S].北京：中国标准出版社，2009.

[3]中国船舶工业集团公司.GB/T6994—2006船舶电气设备定义和一般规定[S].北京：中国标准出版社，2006.