摘要：核电作为清洁、经济和可持续发展的能源，得到了大力发展而备受关注。核电站在生产大量电力的同时，也会产生放射性物质，一旦泄漏，后果不堪设想。安全壳隔离阀是核电站最后一道屏障的重要组成部分，其具有良好的密封性成为维护公众安全的重要前提之一，其密封性在设计、建造和运行技术规格书中做了严格的规定。本文就安全壳隔离阀密封性试验问题进行分析。
关键词：安全壳；隔离阀；密封性
反应堆安全壳是为防止核反应堆在运行或发生事故时放射性物质外逸的密闭容器，也称反应堆保护外壳。核电站反应堆发生事故时会大量释放放射性物质，安全壳作为最后一道核安全屏障，能防止放射性物质扩散污染周围环境。同时，也常兼作反应堆厂房的围护结构，保护反应堆设备系统免受外界的不利影响。安全壳作为核电站的安全屏障，必须能够承受LOCA事故时安全壳内的压力，根据《中华人民共和国能源行业标准》规定，安全壳的设计必须满足强度和密封性的要求。
一、试验原理和方法分析
因安全壳密封性的要求，需要定期对机械贯穿件上的隔离阀进行密封性试验，检验其泄漏率是否符合验收准则。以某核电厂为例，役前需要进行密封性试验的安全壳机械贯穿件为82个，需要测量泄漏率的隔离阀为253个，包含手动阀、电动阀、气动阀、止回阀、闸阀等类型，阀门直径小至8mm，大至750mm，涉及核岛冷冻水系统、安全壳喷淋系统、核取样系统、安全注入系统等18个系统，相关的试验管线和边界广泛分布在核岛厂房、连接厂房及核辅助厂房，这使得试验时现场工况和环境及其复杂，给隔离阀密封性试验的实施带来了不小的难度。
隔离阀密封性试验对象为安全壳内外两侧隔离阀以及位于隔离阀和安全壳之间的支路阀门，流量法分为流量补充法和流量收集法，都采用局部加压方式，施加压力的方向应与隔离阀在执行安全功能时受压方向相同。流量补充法是气源通过局部检漏仪向隔离阀和边界阀门之间的管道内充压，施加压力的方向由安全壳内向外，压力达到安全壳设计压力并稳定后，在保持压力不变的情况下，局部检漏仪通过向管道内补充的气体流量与压力的关系计算出隔离阀的泄漏率，并在显示屏中直接给出结果，单位为m3/h。流量收集法试验介质一般为水，试验方法相同，采用液态检漏仪加压，可以在试验阀门下游较低点通过容器收集方法确定该阀门的泄漏率。
二、安全壳隔离阀密封性试验问题分析
安全壳隔离阀密封性试验需要在调试期间安全壳整体密封性试验之前进行一次，在役电厂的试验间隔不得超过两年，属于高频率的试验项目。役前试验因涉及安装过程，管道、设备、阀门的现场安装与调试交叉作业，工况复杂，相对于在役试验，役前试验过程中发现的问题更多。
1.调试与安装交叉作业的影响
以某核电厂为例，由于调试单位与安装单位在施工前未进行充分沟通，未能提前明确试验所需接口状态，导致55处正式盲板被提前安装，而试验时需要拆除正式盲板，正式垫片也因此被浪费。同时，因土建、甲供物项或图纸供货滞后等导致安装进度滞后，23处试验需要的接口为光管未正式安装，只能焊接临时接口，导致工作量增加，试验进度落后。由于安装单位施工计划制定不合理，导致为试验供气的仪用压缩空气分配系统、公用压缩空气分配系统不可用，采用应急压空和安全壳外的气源接口为试验提供气源，不但拉长了气源管线导致气压降低、不稳，影响试验结果，还会造成系统管道中含有大量水分的气体回流至测量设备中，对设备造成损伤。
鉴于以上事例，核电厂调试和安装单位就安全壳隔离阀密封性试验提前梳理不安装正式盲板的试验接口清单、接口为光管需要安装正式管线的试验接口清单，并整理出试验所需部分设备状态清单，如暂不安装的法兰等，避免重复拆装和接口欠缺；提前梳理机组安装计划，确保相关系统安装进度及时，能够满足试验所需。
2.止回阀泄漏超标的问题
以某核电厂为例，在安全壳隔离阀密封性试验过程中，每个机组涉及有45台止回阀，但首次试验泄漏超标的止回阀都在40台以上。根据分析阀门泄漏超标的原因主要有：（1）O型圈安装不到位，有些是由于阀瓣上的燕尾槽对O型圈产生摩擦，导致O型圈被拉长，在燕尾槽末端形成凸起，影响密封性能；有些是安装O型圈时燕尾槽内的空气没有完全排尽，在受热或振动等情况下，气体膨胀，将已经装好的O型圈鼓出，导致密封性能下降。（2）管道中有异物，由于碳钢管道冲洗不充分残留的铁屑、焊渣及一些非安装异物如水溶纸、小砂砾等，或保养不当引起的锈蚀，在密封部位形成异物，影响止回阀的密封。（3）焊接过程温度过高使O型圈老化，由于焊接温度超过了橡胶O型圈的承受温度150益，O型圈发生不可逆的破坏，无法达到密封要求。（4）阀瓣、阀体导向间隙过大，阀门的气密性存在随机性，阀门经过多次解体、研磨和回装，某次恰好使阀瓣完全垂直，达到要求的密封效果，如阀瓣再次动作，阀瓣与阀座间的配合发生改变，止回阀依然会出现内漏超标的现象。（5）焊接过程中阀体变形，由于不锈钢的传热系数较小，不同部位温度上升和下降的速率不同，导致在焊接过程中焊接端产生收缩应力，使阀体发生微量变形。如果阀体较薄，强度较差，产生的变形量则会相对较大。阀体变形后无法与阀瓣接触，导致密封不严。
止回阀内漏超标，且硬密封升降式止回阀返修率较高，因此浪费了大量的人力物力进行阀门的维修工作，导致后续工作计划被推迟了50天。止回阀泄漏超标问题在核电厂中较为突出，需要引起足够的重视。针对核电厂采用的止回阀类型，软密封升降式止回阀焊接阀体前需抽芯，注意管道内部的保养；硬密封升降式止回阀要求厂家扩充1mm阀体导向腔内径，校正阀体导向，重新加工阀芯；现场内漏阀门采用研磨胎具进行处理，并组织厂家对焊接变形原因进行分析，给出根本解决措施。为保证试验进度，在隔离阀密封性试验前，组织厂家提前进厂对止回阀进行检修，备好研磨工具和备件。
3.气动截止阀阀瓣裂纹问题
以某核电厂为例，在安全壳隔离阀密封性试验过程中，发现REN124VP阀门泄漏率超标，在对该阀门进行解体维修时发现阀瓣上有裂纹。如裂纹发生在核电厂运行期间，则会存在剂量泄漏的风险。
阀瓣产生裂纹有可能是阀门本身的质量问题，阀门材质或者结构设计存在缺陷，曾在同类核电厂中发现过6台相同的气动截止阀阀瓣开裂的情况；也有可能是进行了错误的阀门操作，手动关闭阀门时用力过大导致阀瓣开裂。针对此类阀门，必须严格按照要求进行操作，在非必要情况下禁止手动操作，防止人为因素对阀门造成损伤。
结语
安全壳是核电厂防止放射性物质外逸的第三道实体屏障。在运行技术规格书中对各种运行工况下安全壳的密封性规定了严格的限制条件，以确保在一旦发生失水事故时安全壳具备包容放射性物质的功能。隔离阀是安全壳核安全功能的重要组成部分，相关工作人员应结合现场工作经验，分析隔离阀密封性试验的方法、遇到的问题，对现场接口单位协调工作、易发生泄漏的阀门、现场操作管理、阀门厂家进场工作、工艺改进等提出有效建议，为核电厂安全壳隔离阀密封性试验提供指导意见。
参考文献
[1]王雷,梁斌.核电机组首次装料前安全壳隔离阀密封性试验[J].科技视界,2015(2)
[2]蒋泰铿,白新鹏.某国产核电厂安全壳隔离阀内漏分析及改进[J].科技视界,2019.
[3]王志永.核电厂安全壳密封性监测分析及优化[J].电工技术,2018,000(010)