M310核电机组在役检查稳压器电加热元件及套管视频检查技术

M310核电机组在役检查稳压器电加热元件及套管视

频检查

技术

【摘要】稳压器电加热元件在核电站运行一段时间后,电加热元件包壳可能会出现贯穿性缺陷,引起电加热元件变形和肿胀,受包壳的影响电加热元件套管有可能发生机械失效,出现破口,导致反应堆冷却剂泄漏,故需对电加热元件及套管进行在役目视检验。针对稳压器电加热元件组件的丛林分布、层叠结构和在役检查时高放射性的特点,介绍流量分配孔的结构和多种检查思路,研究视距技术和周向覆盖技术,研制出一套稳压器电加热元件及套管的视频检验设备,对电加热元件及套管的外表面进行远程目视检验。通过在役检查期间的工程应用,研制的稳压器电加热元件及套管视频检验设备满足在役检查使用的技术要求。为稳压器维护提供依据,对预防电加热元件及套管的失效,保证稳压器的完整性提供有效手段。

【关键词】稳压器;电加热元件;套管;视频检查;在役检查

0 前言

稳压器又称为“容积补偿器”,它的作用是补偿一回路冷却水温度变化引起回路水容积的变化和调节一回路系统

冷却剂的工作压力,以防止一回路系统设备由于压力过高而损坏或由于压力过低造成堆内冷却剂产生容积沸腾,而引起燃料棒过热烧毁的事故。

压水堆核电厂普遍采用电加热式稳压器,稳压器的结构呈圆柱形筒体。容器顶部设置有抑制压力升高的喷雾器,容器的下部垂直安装着70~80 根电加热元件,容器具有足够的容积,正常运行时,一半容积(~60%)充水,另一半容积(~40%)为保持一定压力的饱和蒸汽。当负荷突然增加而使一回路压力下降时,稳压器内热水立即汽化,电加热元件自动开启,使水加热,提高汽化量,从而使容器内压力升高,当负荷突

降而使一回路压力升高时,稳压器内喷雾器立即喷入冷水,使蒸汽凝结降压以保持压力在最高允许压力以下。为了防止超压事故,稳压器顶部设有卸压阀和安全阀。当一回路压力超过允许压力时卸压阀和安全阀会相应开启,保证一回路设备安全,卸压阀和安全阀放出的汽水通过卸压箱贮存或疏放。

国内某核电机组稳压器的电加热器由63根直管状电加热元件组成。电加热元件的包壳外径约22mm,材料为Z2 CND 17-12,电加热元件的镍铬合金电热丝放在包壳中,周围用压紧的氧化镁(MgO)粉末与包壳绝缘。电加热元件通过稳压器下封头的电加热元件套管伸入稳压器内,并穿过电加热元件的下支撑板、上支撑板。电加热元件套管材料为Z2 CND

18-12不锈钢。通过电加热元件套管上端与稳压器下封头内

表面堆焊层的密封焊和下端与电加热元件包壳的焊接来实

现一回路承压边界的密封。

根据国外核电站运行经验反馈,稳压器电加热元件在运行一段时间后,会出现变形和肿胀。经过进一步的探究发现是电加热元件的包壳出现贯穿性缺陷,导致了一回路的冷却剂进入加热元件内部,使绝缘材料MgO与水反应生成Mg (OH)2,体积增大,从而使加热元件的包壳产生变形和肿胀。

稳压器电加热元件产生变形和肿胀会对加热元件的稳

定性和可靠性产生很大的影响,受电加热元件变形和肿胀的影响电加热元件套管也有可能发生机械失效,出现破口,导致反应堆冷却剂泄漏。受环境和条件的限制,远程视频检查在此具有很好的优越性。

1 检查对象和区域

稳压器内部的电加热元件,稳压器内部的电加热元件套管,电加热元件套管与稳压器下封头内表面堆焊层的密封焊,见图1。

2 视频检查技术方案

为了安全有效地完成稳压器电加热元件及套管的视频

检查工作,检查摄像头应能到达被检区域附近,为此检查用摄像头必须能够穿过电加热元件上支撑板、下支撑板。设计

的视频检查设备中应包括检查摄像头、监控摄像头、机械装置,控制单元四部分主要设备。

2.1 视频检查设备组成

稳压器电加热元件及套管视频检查设备包括:

1)检查摄像头,摄像头整体为圆柱形,具备旋转、侧视、照明功能,能够对摄像头周围的被检件表面进行观察;

2)监控摄像头,摄像头具备俯仰、旋转、照明、光学变倍、调焦功能,能够对检查摄像头、视频检查机械装置的工作状态进行监控和定位观察;

3)稳压器电加热元件视频检查机械装置,为检查摄像头和监控摄像头在稳压器内部提供周向、径向、轴向定位功能;

4)视频检查机械装置控制单元,用于控制摄像头周向、径向、轴向运动;

5)录像机与监视器,主要完成视频信号存储功能与图像显示;

6)试块与模拟件,视频检查标定用试块为18%灰度卡,灰度卡上绘制有0.2~0.8mm宽的细线。模拟件为加热元件部分模拟体,用于设备验证用。