安全殼強度試驗

安全殼為核Ⅱ級構築物。它把壓水反應堆、蒸汽發生器、主泵、以及部分輔助系統和專設安全設施等都密封在安全殼內。

安全殼是核電廠防止裂變產物釋放到周圍的最後一道安全螢幕障，包容著反應堆冷卻劑系統和一些重要的安全系統，防止在反應堆失水事故（LOCA）和嚴重事故下放射性物質向環境釋放，並保護反應堆冷卻劑承壓邊界和安全系統抗禦外部事件的構築物。當反應堆發生失水事故時，釋放出來的大量放射性和高溫高壓汽水混合物可被它包容和隔離，以防止對核電廠周圍居民產生危害。因此，安全殼性能試驗的目的就是模擬在LOCA事故下，監測安全殼的強度和密封性能否保持結構的完整性，以保證實現安全殼的功能。

安全殼是核電廠防止放射性物質外逸的第三道實體屏障。在運行技術規格書中對各種運行工況下安全殼完整性規定了嚴格的限制條件，以確保在一旦發生失水事故時安全殼具備包容放射性物質的功能。限制條件除規定關閉安全殼所設定的人員閘門、設備艙口、貫穿件的手動隔離閥，並使貫穿件自動隔離閥處於可操作或關閉狀態外，還規定了安全殼常壓下的泄漏率限值。核電廠在調試階段及壽期內還要定期地模擬事故狀態作貫穿件局部泄漏率試驗和安全殼整體泄漏率試驗和強度試驗，以證明安全殼泄漏率和整體結構的可接受性。

概述

安全殼性能試驗包括安全殼強度試驗和安全殼密封性試驗。其中，安全殼密封性試驗又分為安全殼整體密封性試驗和局部泄漏試驗，安全殼整體密封性試驗又稱A類試驗，通過測量安全殼及其的總體泄漏率來檢查安全殼的密封性能。局部泄漏試驗又分為B類試驗和C類試驗。B類試驗是對貫穿件安全殼壓力邊界的部件進行密封性檢查，該部件主要包括貫穿件、人員閘門、設備閘門和運輸通道。C類試驗是對貫穿件安全殼壓力邊界管道上的隔離閥進行密封性檢驗。

安全殼強度試驗

主要試驗項目有：安全殼總體變形、變位；預應力鋼束的張拉應力，混凝土和鋼筋的應力、應變；混凝土的溫度；筒身混凝土的裂縫觀察；安全殼的外觀。

強度試驗時，作為核安全監督檢查的主要控制點有以下兩個：

①安全殼總體變形的控制測量。根據ASME和RCC一G中規定，總體變形是打壓試驗中的一個主要測試參數。冶金建研院用銀瓦錮鋼絲進行多點測量。我們計畫用遙感紅外攝影進行總體巨觀控制，並和冶金院測的數據進行對比（秦山核電站為例）。

②預應力鋼束應力的控制測量。預應力鋼束應力的控制測量是我們核安全檢查在安全殼打壓時監督的重點，是打壓應力測量和降壓時變形恢復的主要控制參數。

實驗準備

人員：試驗人員須經過安全、質保及本崗位技能的培訓，合格取得調試資格證並熟悉調試區域、技術標準、有效圖紙、相關工作和管理程式與調試規程方可上崗試驗。

工機具及試驗設備清單

工機具及試驗設備：見右圖。

檔案：最新版調試規程與質保大綱。最新版次的設計施工圖及與主泵調試相關的規範、技術資料。

試驗條件與初始狀態

（1）為了不影響測量和避免計算機數據丟失，在整個試驗過程中測量系統的供電系統不得斷電。因此，應採用220VAC不間斷電源系統。（2）應避免所測室內溫、濕度有較大變化。如果需要，應加置空調設備。（3）對進入測量室人員應作出規定，以減少損害精密設備和誤操作計算機及其外圍設備的危險。（4）試驗結束後應將系統和設備恢復到原始狀態。環吊在拆除了試驗用溫度計和濕度計之後方可使用。（5）所有的電氣貫穿件已安裝完畢，外觀完好，且已按要求充上氮氣。

試驗原理和方法

安全殼強度試驗：通常對於典型的1000MW壓水堆核電廠，在LOCA極端情況下，安全殼內會充滿0.42MPa、145℃的汽水混合物。顯然，安全殼性能試驗不可能用高溫的汽水混合物，而只能採用加壓的乾燥空氣進行，這就需要進行必要的模擬條件換算，以保證試驗條件和失水事故條件等效。通過對安全殼殼壁安裝支架與重錘套筒，進行對殼壁的變位測量並在讀數盤上讀出所測值（垂線測量原理圖）。

鉛垂線測量原理圖

在環梁底部的測點上，通過拉設重錘進行對筒壁豎向測量是否存在整體發生變位（筒壁豎向變位整體測量原理圖）。

筒壁豎向變位整體測量原理圖

預應力鋼束的張力。在垂直位置的預應力鋼束上，用鋼束力感測器測量其受壓力時鋼束張力的變化（鋼束力測量原理圖）。

鋼束力測量原理圖

試驗步驟與過程

試驗時，安全殼內壓力逐級升至強度試驗壓力的1.15倍，安全殼減壓時採用相同的壓力等級。以0MPa.g～0.01MPa.g～0.05MPa.g～0.1MPa.g～0.5P～1.15P～P～0.5P～0MPa.g（P為安全殼設計壓力=0.35MPa.g）逐漸進行升、降壓。

當安全殼處於最高壓力時：

（1）對安全殼外壁作目測檢驗，並記錄全面的或在規定的局部區域的任何可見裂縫。

（2）加壓至1.15P，測試人員閘門的強度。檢查安全殼的內襯表面上和安全殼混凝土外表面是否存在裂痕。由應變儀測得的變形讀數應表明其彈性變形符合設計計算。

除了檢查受壓安全殼的內襯表面和安全殼混凝土外表面的裂縫外，還應進行以下測量與檢查：1）混凝土結構的局部變形。用預埋在彎頂、筒壁、筏基不同部位的52個振弦應變儀和相應處的36個熱電偶溫度計來測量混凝土結構的應變並作溫度修正。2）筒體變形。安裝時，安全殼筒體部分外側的4個象限的3個不同標高上，共埋設了12個重錘線，每一垂線有一支點，下掛20kg重錘，垂線為0.8mm的鋼絲，外邊用套管保護。每根垂線的下端有一個讀數盤，用以測量受壓筒體徑向位移和高度方向的傾斜。顯然，在垂線下端讀數盤讀出的垂線位移等於垂線支點標高處的位移，分析3個不同標高處的位移，就可以用圖示出高度方向的傾斜。3）混凝土筏基的變形。安裝時，在混凝土筏基標-5.80m與-6.10m之間的2個呈相互垂直布置的AA、BB直徑上，埋設了13個靜力水平盒，每個水平盒與布置在預應力環廊的相應水罐相連通。筏基在不同的受壓條件下，套用連通器原理測量環廊水罐的水位就可以測出筏基13個水平盒位置的沉降和筏基的環向變形，並形成試驗記錄。4）安全殼周圍大地沉降。在安全殼筏基以外靠近預應力環廊外側，布置了12個地形水平測量標誌，用以測量安全殼處於不同受壓狀態下周圍大地的沉降。測量時，通過精密光學水平儀對地形水平標誌測量並讀數。5）預應力鋼束的張力。在選擇的4個圓周象限垂直位置的預應力鋼束上，用測力計測量其受壓力時鋼束張力的變化。

驗收準則

安全殼強度試驗的驗收準則是以安全殼設計計算的應力、變形數據為預期值，與安全殼試驗壓力下測量的相應值比較，確定安全殼的彈性表現與計算結果相符，沒有因試驗而由底板變形引起混凝土本身損傷。