核电站安全壳设备闸门选材比较(摘要)
Material Selection of Equipment Hatches on Two Nuclear Power Plants

郭 晶,史雪芬,李 艳   大连日立机械设备有限公司
Guo Jing, Shi Xuefen and Li Yan   DalianHitachi Machinery and Equipment Co., Ltd.

本文从规范规定和实际选用的材料两方面对两座所在地环境条件相近的核电站设备闸门使用的材料进行了比较,发现按不同规范设计的相同设备部件所使用的材料性能,尤其是冲击韧性,相差非常悬殊。与RCC-M相比,按ASME规范设计建造的设备闸门似乎有高得多的安全保障。
It wasfoundthat the materials actually selected for the equipment hatches on two nuclear power plants with similar atmosphere condition on their sitting locations, but constructed to different Code have remarkable differences in property, especially toughness level. It’s quite likely that the equipment hatches constructed in accordance with the ASME Code have much more safety margin, in contrast with those designed to RCC-M.

核电站,设备闸门,材料选择
Nuclear Power Plant,Equipment Hatch,Material Selection

1.前言

设备闸门是核电站安全壳(Containment)上最大的附属(Appurtenance)结构部件,通常有两个,位于安全壳靠下的部位。其功能是为大型设备运入和运出反应堆厂房提供通道。平时是关闭的,只有设备运入或运出时才打开。

安全壳及其上面的所有贯穿件,包括设备闸门共同构成一个整体。对内要求有极高的防泄漏密封性,当预期设计基本故障(Postulated Design Basic Accident (DBAs))发生时,防止含放射性空气的外逸(Release of Airborne Radioactivity)。对外要能够抵御外来飞射物(Missile)的撞击;在核电站正常运行时,共同构成反应堆及其冷却系统和其他相关设备的保护屏障(Shielding)。所以设备闸门和安全壳有相同的安全等级。

设备闸门贯穿于安全壳壳体上,一部分位于安全壳内部,一部分曝露在安全壳外面。所以设备闸门的材料选择必须考虑核电站所在地的环境温度。

本文通过对分别建设在辽宁省南部和山东省的两座核电站上设备闸门的选材比较,发现,尽管两座核电站所在地的气候条件基本相近,但按不同规范建造的核电站,其上设备闸门的材料及性能要求却相差相当悬殊。

我国已建成的核电站大多在南方,正在建设中的辽宁核电站是目前我国建设在高纬度地区的第一座核电站。今后肯定还会向更高纬度地区推移。在北方寒冷条件下采用什么规范,如何选材值得慎重考虑。简单地把南方的经验直接搬过来是否会有问题。

2.依据的规范

比较的两座核电站依据的规范分别是,

— 辽宁核电站:法国规范RCC-M“压水堆核岛机械部件设计和建造规则”,卷I,C分卷“2级部件”;

— 山东核电站:美国ASME 规范,第III卷,NE分卷“MC级部件”。

 

3.安全等级

3.1 核设备安全等级划分原则

对核电站设备划分等级是核电站业主的责任(NCA-2110(d),NCA-3220(g))。依据的是

— 建造规范,如ASME 规范,RCC-M等;

— 关于具体反应堆类型的工程标准;和

— 核电站所在地国家和地区法规(NCA-2110(c))。

RCC-M实际就是关于压水堆核电站系统的工程标准;其中有主要设备的等级划分,但却不包括设备闸门。也许因为RCC-M规范针对的压水堆核电站的安全壳是钢筋混凝土加钢衬里结构,而不是全金属结构,设备闸门的分级可能包含在安全壳的建造规范中。但辽宁核电站的设备闸门确实被划分为2级,规定按RCC-M第I卷,C分卷建造。

3.2 两座核电站设备闸门的安全等级及确定依据

3.2.1辽宁核电站:按RCC-M,被确定为2级,按RCC-M,第I 卷,C分卷建造。但在RCC-M中

并没有找到关于设备闸门等级划分和建造应按RCC-M那一分卷建造的直接规定。

3.2.2山东核电站:按照ASME规范,第III卷,NCA分卷,被划分为MC级部件,按 NE分卷建造。这种划分符合规范,因为NE分卷就是专门针对安全壳的。当然安全壳也可以按更高的等级,如1级,按NB分卷建造(NCA-2134(c))。

3.3 设计参数

设备闸门的设计压力都不高。在设计参数中重要的是温度参数。表一是两座核电站设备闸门设计参数中有关温度的数据。

参考文献

[1] ASME boiler and pressure vessel code, Section III, Subsection NCA, 2004 Edition, 2004, The American Society of Mechanical Engineers, New York [S]

[2] ASME boiler and pressure vessel code, Section III, Division 1, Subsection NE, 2004 Edition, 2004, The American Society of Mechanical Engineers, New York [S]

[3] RCC-M。 Design and Construction Rules for Mechanical Components of PWR Nuclear Islands, Section II, Part 1, 2000 Edition, afcen [S]

[4] RCC-M。 Design and Construction Rules for Mechanical Components of PWR Nuclear Islands, Section I, Subsection C,2000 Edition, afcen [S]

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