（山东核电有限公司烟台265116）
摘要：结合AP1000机组压力容器顶盖役前检查项目实施期间出现的各项经验反馈提出的相关改进措施，主要针对视频监控系统进行优化，增强检查期间的监控效果，提高检查质量，减少人员辐照暴露风险，同时缩短整个检查所需的工期，提高电站经济效益。
关键词：AP1000；压力容器顶盖；在役检查；视频监控
1概述
反应堆压力容器顶盖是核电站一回路压力边界的重要组成部分，其完整性对核电站的安全稳定运行有着非常重大的意义。由于美国Davis-Besse核电厂曾发生压力容器顶盖腐蚀降质的重要运行事件[1][2]，美国机械工程师协会锅炉及压力容器委员会（ASMEB&PVCommittee）根据美国核管会（NRC）发布的公告2002-02[3]，在2006年3月28日发布了规范案例N-729-1[4]，明确了压水反应堆压力容器顶封头贯穿件非全焊透焊缝的替代检查要求。
海阳项目于2018年初顺利完成全部2台机组的压力容器顶封头检查工作，检查结果符合相关法规要求。检查结束之后，从检查工期优化和辐射防护管理等几个角度出发，山东核电结合现场实际检查情况以及相关工作条件，对役检承包商采用的技术方案提出了改进建议，以期望在役检查期间可以达到更好的检查效果。
2检查项目经验反馈
图1：压力容器顶盖检查范围示意图
AP1000机组反应堆压力容器顶盖在检查大修期间放置于核岛135’平台的顶盖存放架上，检查设备布置于顶盖下方的生物屏蔽圈内。鉴于在役期间此部位的高辐射剂量，检查时人员不适宜在现场附近长时间工作。为实现对于检查过程的监控管理，现场需要在相应的位置布置适当的视频监控系统对检查设备的位置、动作以及待检部件进行全程监控。根据役前检查实际检查情况，存在以下两个待改进的经验反馈，具体如下：
（一）目前役检承包商采用美国西屋公司的技转设备，在生物屏蔽圈内的地面上均匀布置有4组监控摄像头（位置详见图2）。
在现场役前检查实施期间，由于监控摄像头存在部分监控死角（图2中标红的顶盖最外围一圈控制棒驱动机构贯穿件的顶部位置），多次调整无法得到有效监控画面之后，需要由现场的检查人员进入生物屏蔽圈内进行人工目视辅助观察，在监控效率及观察效果方面存在一定的折扣。同时，今后在役检查期间此部件辐射较大，如仍采取人工目视的观察方式，存在较高的人员辐射风险，不符合电站辐射防护ALARA原则。
（二）另一方面，在贯穿件内壁超声及涡流检查时，在超声及涡流信号分析过程中存在的部分不确定显示，为了排除相关的干扰因素，需要在检查结束之后增加目视检查，确认内壁无相关影响因素之后对信号再做进一步判断。役前检查时承包商采用人工使用内窥镜观察的方式，如果在役期间如仍采取此种方法，则对于检查人员和检查设备都存在较高的辐照风险，并耽误大量工期，占据大修期间的关键路径。
3项目改进意见
针对AP1000压力容器顶盖役前检查中出现的部分问题，山东核电结合现有技术方案提出对于相关监控系统的改进意见，具体如下：
（一）为解决最外围部分贯穿件扫查时难以实现视频监控的问题，需要对目前的视频监控系统进行升级改造，将原先顶盖下方生物屏蔽圈地面上均匀布置的4个固定式监控摄像头替换为轨道式移动摄像头（如图4所示）。
图2：黑色星号代表摄像头位置
图3：轨道式移动摄像头
检查实施开始之前，沿生物屏蔽圈内侧布置一圈轨道，在轨道上设置2~3个（考虑备用）可移动式监控摄像头。在对不同位置的贯穿件进行扫查时，可以通过摄像头在轨道上的滑动来实现监控，尤其是原先固定式摄像头在检查时难以观察到的部分外围贯穿件，移动式监控摄像头可直接沿轨道滑动至相关贯穿件下方或其它更便于观察的位置进行监控，完美解决最外围贯穿件可能存在的监控死角，最大程度的减少甚至避免人工干涉的需要，从而实现对于69根贯穿件扫查的无人工干涉全方位自动化监控。在进一步提高监控效能的同时，缩短了检查时间，并且避免人员辐照风险，也减少了整个检查项目的辐照剂量，为实现在役检查乃至整个大修项目的整体辐照目标做出大量贡献。
（二）针对贯穿件内壁超声及涡流检查存在的追加内窥镜目视检
查的问题，考虑在相应的扫查器顶部集成超微型防水监控摄像头（具体型号可参考相关内窥镜探头）来解决。如此一来，在扫查器进入贯穿件内部开展超声及涡流检查的同时，可以通过监控摄像头拍摄的图像同步开展贯穿件内壁的目视检查，根本上解决了可能存在的干扰因素，从而在源头上增强了相关检查数据的可信度，最大程度地减少由于对于内壁表面状态的不确定从而造成的针对可疑信号的误判。在提高检查数据准确性的同时，也规避了在最终检查结束之后需要追加开展的人员进入生物屏蔽圈用内窥镜实施的目视检查，避免增加额外的人员暴露风险以及设备沾污风险，同时更进一步的缩短整个检查工期，为机组带来巨大的经济效益。
4问题解决情况
结合海阳核电项目1号机组压力容器顶盖役前检查项目实施期间出现的各项经验反馈提出的上述两项改进措施，已根本解决了检查期间出现的各项问题：
（一）固定式监控摄像头存在的监控死角问题，通过轨道式移动摄像头的全方位移动式监控，已得到有效解决；
（二）由于存在监控死角导致的人员进入生物屏蔽圈内部干涉而出现的辐照风险问题，也已通过移动式摄像头的布置而不复存在；
（三）针对部分贯穿件内部扫查时出现的不确定信号而导致的追加内窥镜检查问题，通过在扫查器集成相关视频探头，已可以在扫查期间就针对内部表面状态实现全面检查，避免了相关不确定因素对于信号判断的干扰，进而也不在需要追加相关的内窥镜检查，人员无需出入生物屏蔽圈开展相关工作，不存在辐照风险问题。
5预期实施效果
本项目实施后，主要对于检查工期、辐射防护、经济效益、防异物管理等几方面存在明显改进效果：
（一）采用两项改进措施之后，最直观的效果就是大幅减少需要人员进出生物屏蔽圈进行确认的工作量，从而大幅度缩短整个检查工期。
结合役前相关工作经验，顶盖检查期间，最外围存在24根较难观察的贯穿件，平均每次约需人工干预时间0.5h，共计24x0.5=12h，合半天工期；追加开展的内窥镜人工检查，需耗时一天时间，结合AP1000电站的机组运行能力，一天直接经济效益约1000万元，每次检查可节约一天半的工期，共计约1500万元的费用节约。
（二）在缩短工期的同时，人员出入顶盖下部生物屏蔽圈的次数和时间也大幅减少，按上述经验计算，每次检查可节约一天半的工期，考虑顶盖下部较高的辐照剂量，在避免人员受辐照伤害的同时，也大幅减少了电站整个大修期间的总体剂量值。
（三）提高检查数据质量。轨道式视频监控系统的采用，可以有效增强整个检查实施过程中的监控效果。从最开始待检部件的确认，待检区域表面状态的检查，扫查器与待检部件的贴合情况以及整个扫查期间扫查器的轨迹控制等等都可以得到有效监控，从而避免了由于视频监控不到位而造成的扫查区域偏差，扫查器贴合不佳，扫查器扭转等会影响检查数据准确性的问题，提高在役检查数据的准确性，保证了整体检查工作质量。
（四）AP1000顶盖检查区域作为防异物管理区域进行管理，人员、设备的出入均需按照相关管理要求进行登记确认。在役前检查期间，多次人员、设备、工具的出入为防异物管理带来较大压力。但在采取相应的改进措施之后，需要人为进出辅助的工作次数减少，对于防异物管理而言，相关的风险也随之降低。
6结论
综上所述，有关于顶盖检查方案中对于视频监控系统的改进建议，可以有效提高检查过程中对于检查设备检查状态的全程监控，从而进一步提高检查质量，同时避免相关的人员干预工作，减少了辐射防护方面的风险，并且相关技术改进可以全面推广应用于国内核电行业，存在实际应用效果。
参考文献
[1]NRCBulletin2002-01,“ReactorPressureVesselHeadDegradationandReactorCoolantPressureBoundaryIntegrity,”March18,2002
[2]VisualExaminationforLeakageofPWRReactorHeadPenetrations:Revision2of1006296,Includes2002InspectionResultsandMRPInspectionGuidance,EPRI,PaloAlto,CA:2003.1007842.
[3]NRCBulletin2002-02,“ReactorPressureVesselHeadandVesselHeadPenetrationNozzleInspectionPrograms,”August9,2002.
[4]ASMEBoilerandPressureVesselCodeCaseN-729-1,SectionXI,“AlternativeExaminationRequirementsforPWRReactorVesselUpperHeadsWithNozzlesHavingPressure-RetainingPartial-PenetrationWelds,”March28,2006.
[5]美国联邦法规10CFR50.55a相关附录
[6]美国机械工程师协会锅炉压力容器规范，第XI卷，核动力装置设备的在役检查规则，1998年版，及其1999至2000补遗
[7]美国机械工程师协会锅炉压力容器规范，第V卷，无损检测方法，1998年版，1999至2000补遗
作者介绍
崔涛，1985年10月出生，男，山东核电有限公司，中级工程师（山东省海阳市，265116）。