官益豪

（三門核電有限公司，三門 317112）

1 概述

為確保核電站具有高度的安全性和可靠性，在核電廠壽命期限內(nèi)，需根據(jù)法規(guī)要求使用無損檢驗方法對核承壓設備實施在役檢查。為確保核電站在役檢查無損檢驗方法和結果的可靠性和有效性，需對核電站在役檢查無損檢驗技術進行能力驗證。

在役檢查無損檢驗技術能力驗證是指采用所必要的驗證方法（如技術論證和實操考試）對核承壓設備在役檢查用的無損檢驗技術（包括檢驗設備、程序和人員）在實際的檢驗條件下具備的性能進行確認，以證明其能滿足實際檢驗條件下的技術規(guī)范要求。無損檢驗技術能力驗證是一套涉及人員、設備、程序的完整體系，已被國外核電主要國家如美、法、英等國廣泛采用。實踐證明其可以有效地驗證核電無損檢驗技術的可靠性，它不僅推動了檢驗技術的發(fā)展，更提高了諸如反應堆壓力容器、管道等關鍵設備在役檢查的可靠性，特別是缺陷檢出率、缺陷尺寸測量的精度和準確度，有力保證了核設備的安全。

目前，較為成熟的應用于核電站在役檢查無損檢驗技術能力驗證的方法主要有以美國ASME規(guī)范第Ⅺ卷附錄Ⅷ驗證要求為基準的PDI（Performance Demonstration Initiative）能力驗證方法和歐洲各國核電站運營商聯(lián)合成立的“歐洲無損檢驗和能力驗證聯(lián)盟（ENIQ）”發(fā)布的能力驗證方法（以下簡稱ENIQ能力驗證方法）。

PDI能力驗證方法的內(nèi)容在ASME規(guī)范第Ⅺ卷附錄Ⅷ進行了規(guī)定，具體由美國電力研究院（EPRI）無損檢驗中心組織實施。除美國外，其它國家如西班牙（部分）、巴西、斯洛文尼亞、日本、韓國等也均采用PDI驗證方法實施驗證。

ENIQ能力驗證方法是一種適應性較強的能力驗證方法，可滿足不同國家的法規(guī)和要求，現(xiàn)已被歐洲許多國家采用。

我國通過多年的無損檢驗技術能力驗證實踐，也已基本形成了較為明確的無損檢驗技術能力驗證方法，即采用ENIQ的驗證思路、按不同的驗證等級、不同在役檢查規(guī)范的要求，開展各核電站的能力驗證工作。這一驗證方法已在國內(nèi)多個在役檢查執(zhí)行RSE－M規(guī)范的核電站在役檢查無損檢驗技術能力驗證活動中得到了應用并取得了良好實踐。但國內(nèi)目前在建和運行核電站類型較多，在建的三代核電項目AP1000機組其在役檢查規(guī)范主要執(zhí)行ASME規(guī)范，ASME規(guī)范第Ⅺ卷附錄Ⅷ規(guī)定的超聲檢驗能力驗證要求與目前我國自主實施的能力驗證方法存在差異。

通過總結國內(nèi)已取得的無損檢驗技術能力驗證實踐經(jīng)驗，對三門核電AP1000機組在役檢查無損檢驗技術能力驗證方案及其實施進行了簡析，并結合我國自主實施的能力驗證方法在三門核電AP1000機組無損檢驗技術能力驗證實踐的情況，對國內(nèi)核電站在役檢查無損檢驗技術能力驗證體系建設提出了建議。

2 國內(nèi)核電在役檢查無損檢驗技術能力驗證現(xiàn)狀

我國目前在建和運行核電站的在役檢查主要參照ASME規(guī)范或RSE－M規(guī)范執(zhí)行。在新版的ASME、RSE－M規(guī)范中均提出了無損檢驗技術能力驗證的要求。ASME規(guī)范第Ⅺ卷和RSE－M規(guī)范已分別于1989年和1997年開始提出在役檢查無損檢驗技術能力驗證要求。核安全局也明確要求核電站在役檢查無損檢驗技術必須進行能力驗證。

從2008年起至今，我國已有秦山二期擴建、嶺澳等多個核電站實施了在役檢查無損檢驗技術能力驗證［1－2］。從已實施的能力驗證經(jīng)驗來看，由于已實施能力驗證核電站的在役檢查主要執(zhí)行RSE－M規(guī)范，而RSE－M規(guī)范能力驗證要求和ENIQ能力驗證方法在總體思路、基本內(nèi)容上有很好的一致性，且在歐洲已有廣泛的能力驗證實踐經(jīng)驗；因此，我國自主實施的能力驗證方法，在驗證思路上參考了ENIQ能力驗證方法，采用技術評價和操作考試（明測或盲測）相結合，對檢驗程序和設備的鑒定采用明測，對人員及系統(tǒng)鑒定采用盲測；驗證項目根據(jù)安全運行條件等分為不需驗證、常規(guī)驗證、綜合驗證、特殊驗證4種類型；不同類型驗證項目的驗證要求不同，對不需驗證和常規(guī)驗證項目以程序審查驗證為主，對綜合驗證項目以技術評價和明測考核為主，對特殊驗證項目以盲測考核為主。此外，考慮不同核電站執(zhí)行在役檢查規(guī)范的不同、主設備制造歷史及運行經(jīng)驗反饋的差異等，自主實施的能力驗證方法在實施時還要考慮不同核電站的特點來實施。

3 AP1000機組在役檢查無損檢驗技術能力驗證實踐

三門核電廠1，2號機組采用美國西屋AP1000堆型，是中國首個第三代核電自主化依托項目。其在役檢查參照規(guī)范為ASME規(guī)范Ⅺ卷1998版及其增補。

ASME規(guī)范第Ⅺ卷附錄Ⅷ明確規(guī)定了相關在役檢查無損檢驗技術需要進行能力驗證，依靠在具有代表性測試試件上對檢驗程序、人員、設備的盲測考核來進行驗證，強調(diào)檢驗程序是否通過驗證的判定準則的統(tǒng)計方法，勝于對檢驗技術設計的嚴格評估要求；對在役檢查無損檢驗技術的技術論證沒有嚴格的形式要求。

考慮到PDI能力驗證方法需到美國電力研究院無損檢驗中心實施且實施周期長、費用高，而且我國已經(jīng)積累了一些核電站在役檢查無損檢驗技術能力驗證的實踐經(jīng)驗。因此，三門核電1，2號機組在役檢查無損檢驗技術能力驗證工作最終確定采用我國自主實施的能力驗證方法，由國家核安全局監(jiān)督下的華北核與輻射安全監(jiān)督站（以下簡稱驗證機構）開展能力驗證方案的評審及鑒定工作。

3.1 無損檢驗技術能力驗證方案

在役檢查無損檢驗技術能力驗證方案（以下簡稱驗證方案）獲得驗證機構的審查認可是實施能力驗證工作的前提，驗證方案主要描述了無損檢驗技術能力驗證實施的方法及流程、驗證項目及分類、盲測考核驗收準則、驗證實施計劃等內(nèi)容，是后續(xù)具體實施無損檢驗技術能力驗證的指導文件。

根據(jù)國內(nèi)核電站在役檢查無損檢驗技術能力驗證的實際情況及國家核安全局對現(xiàn)階段核電站在役檢查無損檢驗技術能力驗證的要求。三門核電廠在編制驗證方案時，驗證項目及驗收標準主要依據(jù)AP1000機組在役檢查的范圍及ASME規(guī)范第Ⅺ卷附錄Ⅷ關于能力驗證的要求確定，驗證項目分類及驗證流程主要參考已在國內(nèi)取得驗證實踐的我國自主實施的能力驗證方法實施。

選取ASME規(guī)范第Ⅺ卷附錄Ⅷ（1998版）中適用AP1000機組需要的能力驗證項目且檢查技術難度較高的在役檢查項目作為特殊驗證項目，其余在役檢查項目參考我國自主實施的能力驗證方法要求分為不需驗證項目、常規(guī)驗證項目和綜合驗證項目三類，項目分類情況見表1。

表1 三門核電一期工程能力驗證項目情況

3.1.1 特殊驗證項目

特殊驗證項目的選取原則是參照ASME規(guī)范的PDI要求，另外考慮時將一些容易產(chǎn)生缺陷的重要部件的驗證列為特殊驗證項目。此外，三門核電廠在特殊驗證項目的選擇上還綜合考慮了國內(nèi)核電驗證工作的發(fā)展現(xiàn)狀、驗證項目的技術特點、AP1000堆型設計等方面的內(nèi)容，選擇適用于AP1000機組的反應堆壓力容器（RPV）進出水接管與安全端連接焊縫超聲檢驗、RPV筒體環(huán)焊縫和底封頭環(huán)焊縫超聲檢驗、RPV堆焊層／母材結合面超聲檢驗、奧氏體不銹鋼管道環(huán)焊縫（含主管道及常規(guī)管道各一種）超聲檢驗、RPV進出水接管與筒體連接焊縫超聲檢驗、RPV進出水接管內(nèi)圓角區(qū)超聲檢驗、RPV封頭螺栓超聲檢驗等7個項目作為特殊驗證項目進行明測或盲測考核。

另外考慮到蒸汽發(fā)生器傳熱管渦流檢驗重要性，將該項目也作為特殊驗證項目，對采集操作和數(shù)據(jù)分析進行能力驗證考核。

3.1.2 綜合驗證項目

綜合驗證項目應用于在相似設備的部分部件或區(qū)域，認為這些設備可能出現(xiàn)缺陷（基于概率分析或國內(nèi)外運行經(jīng)驗反饋），其缺陷可能影響裝置的安全［3］。三門核電廠選取RPV進出水接管安全端與主管道連接焊縫超聲檢驗、RPV內(nèi)側表面內(nèi)窺鏡檢驗、蒸汽發(fā)生器進水接管與安全端連接焊縫超聲檢驗、堆芯補水箱封頭與筒體連接焊縫超聲檢驗、非能動余熱導出熱交換器傳熱管渦流檢驗等13個項目作為綜合驗證項目。

3.1.3 常規(guī)驗證項目

常規(guī)驗證項目的驗證是為了確保對裝置安全有重要影響的設備的完整性，從縱深防御的角度出發(fā)，即使沒有設計或運行數(shù)據(jù)證明會出現(xiàn)對裝置安全性或完整性有害的缺陷，也會認為有必要檢查這些設備的某些區(qū)域。三門核電廠選取蒸汽發(fā)生器（二次側）主給水接管內(nèi)圓角區(qū)超聲檢驗、堆芯補水箱接管焊縫超聲檢驗、穩(wěn)壓器波動接管與安全端連接焊縫超聲檢驗等共24個項目作為常規(guī)驗證項目。

3.1.4 不需驗證項目

不需驗證項目的驗證是特殊驗證項目、綜合驗證項目和常規(guī)驗證項目之外的，在設備上進行的預防性維護措施。如果檢測方法與制造時相同，檢測閾值和靈敏度水平的設置至少應與制造期間相當。如果檢測方法與制造時不同，所采用的檢測技術的靈敏度水平至少相當于規(guī)范對該級別設備的要求。三門核電廠選取核1，2級焊縫及焊接附件液體滲透檢驗、鐵素體鋼環(huán)焊縫超聲檢驗、核1，2級焊縫及焊接附件磁粉檢驗、核1，2，3級部件目視檢驗等4個項目作為不需驗證項目。

3.2 無損檢驗技術能力驗證實施準備

3.2.1 測試試件

特殊驗證用盲測試件的制作，應滿足ASME規(guī)范第Ⅺ卷附錄Ⅷ的相關要求，主要包括試件結構尺寸以及缺陷類型、分布、取向和尺寸信息。

盲測試件應能代表被檢部件的尺寸和幾何結構，包含典型的掃查約束條件（如單邊可達結構）。對于試件材料（含焊縫），一般要求其化學成分、冶金結構等與被檢部件相近。就三門核電的特殊驗證項目而言，盲測試件的尺寸、結構、材料、焊接工藝等與被檢部件基本相同。

對于試件缺陷的制作，由驗證機構組織設計，由有資質(zhì)的制造廠具體制作。按照被檢部件類別應分別給出測試試件中缺陷的類型、數(shù)量、分布、取向以及尺寸規(guī)定或允許范圍，其主要模擬在役運行階段受檢部件中可能產(chǎn)生的缺陷，如熱疲勞裂紋或應力腐蝕裂紋。

如RPV進出水接管與安全端連接焊縫超聲驗證盲測試件需滿足ASME規(guī)范第Ⅺ卷附錄Ⅷ附件10的要求，要求試件含晶間應力腐蝕裂紋、熱疲勞裂紋、機械疲勞裂紋三種類型的裂紋。裂紋方向有軸向和周向區(qū)分，但定量用試件中的裂紋只要求周向布置，裂紋高度必須大于壁厚的10%，最低數(shù)量為10［4］。

試件制作完成后，由有資質(zhì)的第三方單位進行缺陷位置和尺寸等信息的測試（即缺陷超聲測試答案的檢驗）。結果要求給出缺陷性質(zhì)、長度、高度及位置等信息。

3.2.2 檢驗技術規(guī)范書及檢驗程序

驗證方案批準后，三門核電廠根據(jù)在役檢查大綱及ASME規(guī)范第Ⅴ卷及Ⅺ卷的要求編制各檢驗項目的檢驗技術規(guī)范書。檢驗技術規(guī)范書主要包括檢驗目的、被檢對象基本信息；缺陷類型描述；檢驗技術要求；檢驗現(xiàn)場條件；輻射防護、檢驗時間等基本信息。其中檢驗對象基本信息主要描述檢查對象名稱、所在廠房位置區(qū)域、焊縫坡口圖、焊縫焊接及熱處理工藝、材料和規(guī)格及可達性等；缺陷類型描述主要依據(jù)相關經(jīng)驗反饋及制造工藝，對需要檢出缺陷的基本信息進行描述；檢查技術要求主要描述受檢區(qū)域及范圍、檢查設備的要求、檢驗技術要求、記錄及驗收標準、檢查間隔等；檢驗現(xiàn)場條件主要描述檢驗工作環(huán)境、腳手架、保溫等檢驗配合條件的要求。

檢驗單位根據(jù)檢驗技術規(guī)范書的要求及采用的檢驗技術編制檢驗程序。檢驗程序主要包括目的，適用范圍、適用規(guī)范、標準和文件，檢驗人員資格、檢驗對象和檢驗區(qū)域，檢驗條件，檢驗使用的設備和材料，檢驗技術，檢驗實施，記錄和驗收標準，檢驗報告要求等信息。

3.2.3 技術論證報告

三門核電廠在役檢查無損檢驗技術能力驗證中，也使用了技術論證進行驗證的形式。技術論證報告形式不一，其主要內(nèi)容為檢驗單位為論證所選用的檢驗技術和設備滿足檢驗技術規(guī)范書要求的證據(jù)，具體包括：技術應用經(jīng)驗，技術分析、試驗研究等內(nèi)容。

3.2.4 功能測試

對于綜合驗證和特殊驗證項目中使用自動檢驗系統(tǒng)的驗證項目，檢驗單位還應根據(jù)檢驗技術規(guī)范書及檢驗程序的要求，對自動檢驗系統(tǒng)進行功能檢測。功能測試依據(jù)功能測試大綱實施，功能測試大綱描述了檢驗系統(tǒng)的組成、功能測試內(nèi)容和要求、測試方法和步驟及測試記錄等內(nèi)容，以指導檢驗系統(tǒng)的功能測試，并以功能測試報告的形式記錄測試結果。

3.2.5 明測或盲測

對于特殊驗證和綜合驗證項目，檢驗單位需采用相應的程序和設備對測試試件進行明測或盲測。明測或盲測的流程及要求，應在驗證實施方案中具體明確，包括測試試件的結構尺寸、材料、焊縫坡口（如有時）以及缺陷要求。對于明測試件，還應給出明測缺陷的缺陷類型、取向、尺寸、位置等信息。而盲測試件，所有缺陷信息都必須嚴格保密。明測或盲測的考核驗收標準也應在實施方案中明確。

對于盲測，要求在程序、設備驗證合格后，對操作和分析人員進行盲測考核。

盲測考核驗收標準主要依據(jù)ASME規(guī)范第Ⅺ卷附錄Ⅷ中相應部件的考核驗收準則制定。如RPV進出水接管與安全端連接焊縫超聲驗證的盲測驗收準則需滿足ASME規(guī)范第Ⅷ卷附錄Ⅷ附件10的要求，對缺陷定量的驗收準則為同缺陷實際長度相比，超聲測量缺陷長度均方根誤差不超過19mm（0.75in），同缺陷實際自身高度相比，超聲測量缺陷自身高度均方根誤差不超過3.2mm（0.125in）；對缺陷探測驗收準則需滿足表2的要求。

表2 缺陷探測驗收準則

3.3 無損檢驗技術能力驗證實施

在完成檢驗技術規(guī)范書、檢驗程序及功能測試報告等文件后，由檢驗單位向驗證機構提出驗證申請，驗證機構根據(jù)驗證方案規(guī)定的驗證方法及驗證計劃對能力驗證項目實施分批驗證。簡明的能力驗證實施流程見圖1。

對不需驗證項目和常規(guī)驗證項目，由驗證機構對照檢驗技術規(guī)范書和規(guī)范要求對檢驗程序進行驗證，對修改后的檢驗程序進行認可；驗證機構編寫驗證報告。

對綜合驗證項目，由驗證機構對照檢驗技術規(guī)范書和規(guī)范要求對檢驗程序、功能測試報告及技術論證報告等文件進行審查；檢驗單位根據(jù)功能測試大綱對檢驗系統(tǒng)進行功能測試，驗證機構對功能測試過程及結果進行見證及驗證；驗證機構選擇部分綜合驗證項目對檢驗系統(tǒng)進行明測考核，并對考核過程及結果進行見證及評定；驗證機構編寫驗證報告。

對特殊驗證項目，由驗證機構對檢驗程序、功能測試報告及技術論證報告等文件進行審查；檢驗單位根據(jù)功能測試大綱對檢驗系統(tǒng)進行功能測試，驗證機構對功能測試過程及結果進行見證及評定；驗證機構對檢驗系統(tǒng)進行盲測或明測考核，并對考核過程及結果進行見證及評定；驗證機構編寫驗證報告。

在檢驗單位完成所有驗證項目的技術能力驗證后，驗證機構向檢驗單位頒發(fā)證書，以證明其無損檢驗技術能力滿足AP1000機組役前及在役檢查的無損檢驗技術能力要求。

4 建議

我國自主實施的能力驗證方法基本滿足國內(nèi)在役檢查執(zhí)行RSE－M規(guī)范的核電機組的在役檢查無損檢驗技術能力驗證要求。雖然ASME規(guī)范第Ⅺ卷附錄Ⅺ規(guī)定的能力驗證要求與目前我國自主實施的能力驗證方法存在差異，但通過三門核電AP1000機組無損檢驗技術能力驗證實踐表明，我國自主實施的能力驗證方法適用性較強，也可以用于在役檢查執(zhí)行ASME規(guī)范的核電機組的在役檢查無損檢驗技術能力驗證活動，基本符合ASME規(guī)范的驗證要求，也符合國內(nèi)實踐。

圖1 能力驗證流程

目前已初步形成了國內(nèi)自主統(tǒng)一的在役檢查無損檢驗技術能力驗證方法，建議盡快建立國內(nèi)相應的無損檢驗技術能力驗證標準體系，以進一步規(guī)范并完善核電站在役檢查無損檢驗技術能力驗證活動。

我國核電機組堆型較多、執(zhí)行的在役檢查規(guī)范也存在不同、相應的能力驗證技術要求也不一致，而重要的無損檢驗技術活動必須進行大量的試驗及試樣，從國外主要核電國家在役檢查無損檢驗技術能力驗證體系建設的經(jīng)驗看，早日成立能力驗證測試試件庫，將有助于提高我國無損檢驗技術驗證能力。

［1］ 鐘志民.核電站在役檢查無損檢測的現(xiàn)狀及發(fā)展［J］.無損檢測，2010，32（5）：385－389.

［2］ 楊成，邵凱，寧方卯，等.核電站在役檢查無損檢測能力驗證體系初探［J］.無損檢測，2013，35（8）：22－25.

［3］ RSE－M 2010 壓水堆核島機械部件在役檢查導則［S］.

［4］ ASMEⅪ卷 核電廠部件在役檢查規(guī)則［S］.