核電閥門設(shè)計規(guī)范的探討

　　論述了核電閥門設(shè)計規(guī)范ASME Ⅲ和RCC- M 在材料、應(yīng)力計算、抗震分析、許用應(yīng)力選取和無損檢測等方面的異同點, 分析了OTT - 87規(guī)范的主要特點。

1、概述

　　中國核電建設(shè)已經(jīng)走過了20余年, 先后通過自行設(shè)計開發(fā)和引進國外技術(shù)等多種方式建造了秦山一期、大亞灣、秦山二期、嶺澳一期、秦山三期和田灣等核電站。這些核電站采用了美國、法國、俄羅斯和加拿大等國家的核電規(guī)范。本文主要對核電閥門設(shè)計中應(yīng)用的美、法和俄核電規(guī)范異同點進行比較和分析。本文討論的規(guī)范及版本號為美國鍋爐和壓力容器規(guī)范第Ⅲ卷———ASME Ⅲ - 2004(簡稱ASME Ⅲ, 下同) 、法國壓水堆核島機械設(shè)備設(shè)計和建造規(guī)———RCC - M 2000版+ 2002補遺(簡稱RCC - M, 下同) 和俄羅斯核電閥門設(shè)計制造規(guī)范———OTT - 87 (簡稱OTT - 87, 下同) 。

2、規(guī)范等級

　　ASME Ⅲ核動力裝置部分包含了核電閥門的設(shè)計規(guī)定, 其中NB - 3500、NC - 3500、ND - 3500規(guī)定了核電閥門的設(shè)計規(guī)范, NB、NC、ND 分卷分別針對一級、二級和三級設(shè)備。RCC - M是法國根據(jù)本國情況參考了ASME Ⅲ制訂的核電站設(shè)計規(guī)范, 其中B - 3500、C - 3500、D - 3500分別針對一級、二級和三級設(shè)備規(guī)定了核電閥門的設(shè)計規(guī)范。這里的一級、二級和三級設(shè)備就是閥門設(shè)計制造中所稱的核一級、核二級和核三級閥門, 是相對于設(shè)計制造規(guī)范進行的分類, 可稱為規(guī)范等級。

　　核電閥門的規(guī)范等級與安全等級是不同的概念。

　　美國核電閥門的安全分級按ANSI/ANS 5111 -83 (固定式壓水堆核電廠安全設(shè)計準(zhǔn)則) 分為安全1級、安全2級、安全3級和非安全級, 電氣部件按IEEE - 308 - 1980 (核電廠1E級電力系統(tǒng)準(zhǔn)則) 分為1E級和非1E級, 核電閥門的規(guī)范等級與安全分級相同。

　　法國核電閥門的安全分級按RCC - P (僅指RCC - M 2000及其補遺) 進行, 規(guī)范等級根據(jù)安全等級、設(shè)計壓力等劃分了更細的等級(表1) 。

表1　RCC - M 閥門的分級

　　在O TT - 87 中閥門的分級是根據(jù)O ΠБ- 88的安全分級1、2、3、4級和008設(shè)置及安全運行規(guī)范(簡稱008, 下同) 中規(guī)定的質(zhì)量分級A、B、C類, 以及閥門的設(shè)計壓力、閥門所處位置是否導(dǎo)致運行人員接觸有害介質(zhì)、以及安裝或運行后維修的可接近性作為劃分原則確定的, 分為1A、2B Πa、2B Πb、2B Шa、2B Шb、2B Шc、3CШa、3CШb和3CШc等級別(表2) 。

表2　OTT - 87閥門的分級

　　俄標(biāo)“O ΠБ- 88”的安全1級部件, 是指在安全系統(tǒng)投入后其故障仍要導(dǎo)致燃料元件破損超過設(shè)計基準(zhǔn)事故的部件。這樣, 按俄規(guī)范只有壓力容器和燃料組件為安全1級, 按008分為A 類, 而包括反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)主設(shè)備在內(nèi)的一些按美國標(biāo)準(zhǔn)屬于安全1級、規(guī)范1級的設(shè)備, 按俄規(guī)范卻屬安全2級、質(zhì)量B 類, 這是俄和美、法規(guī)范體系在對核電設(shè)備分級上的最大差異。對于閥門, 按OΠБ- 88沒有安全1級閥門, 在俄核電站設(shè)計和建造中也沒有提高到1A 級閥門, 雖然在O TT - 87分有1A 級閥門, 但實際上2B 級閥門為其最高級別閥門。俄標(biāo)O ΠБ- 88和O TT - 87沒有將電氣部件單獨分級, 而是隨同其機械部件的等級分為4級, 這與美、法標(biāo)準(zhǔn)分為1E級和非1E級差異較大。