核电阀门设计规范的探讨

2010-02-18 李军业 中核苏阀科技实业股份有限公司

  论述了核电阀门设计规范ASME Ⅲ和RCC- M 在材料、应力计算、抗震分析、许用应力选取和无损检测等方面的异同点, 分析了OTT - 87规范的主要特点。

1、概述

  中国核电建设已经走过了20余年, 先后通过自行设计开发和引进国外技术等多种方式建造了秦山一期、大亚湾、秦山二期、岭澳一期、秦山三期和田湾等核电站。这些核电站采用了美国、法国、俄罗斯和加拿大等国家的核电规范。本文主要对核电阀门设计中应用的美、法和俄核电规范异同点进行比较和分析。本文讨论的规范及版本号为美国锅炉和压力容器规范第Ⅲ卷———ASME Ⅲ - 2004(简称ASME Ⅲ, 下同) 、法国压水堆核岛机械设备设计和建造规———RCC - M 2000版+ 2002补遗(简称RCC - M, 下同) 和俄罗斯核电阀门设计制造规范———OTT - 87 (简称OTT - 87, 下同) 。

2、规范等级

  ASME Ⅲ核动力装置部分包含了核电阀门的设计规定, 其中NB - 3500、NC - 3500、ND - 3500规定了核电阀门的设计规范, NB、NC、ND 分卷分别针对一级、二级和三级设备。RCC - M是法国根据本国情况参考了ASME Ⅲ制订的核电站设计规范, 其中B - 3500、C - 3500、D - 3500分别针对一级、二级和三级设备规定了核电阀门的设计规范。这里的一级、二级和三级设备就是阀门设计制造中所称的核一级、核二级和核三级阀门, 是相对于设计制造规范进行的分类, 可称为规范等级。

  核电阀门的规范等级与安全等级是不同的概念。

  美国核电阀门的安全分级按ANSI/ANS 5111 -83 (固定式压水堆核电厂安全设计准则) 分为安全1级、安全2级、安全3级和非安全级, 电气部件按IEEE - 308 - 1980 (核电厂1E级电力系统准则) 分为1E级和非1E级, 核电阀门的规范等级与安全分级相同。

  法国核电阀门的安全分级按RCC - P (仅指RCC - M 2000及其补遗) 进行, 规范等级根据安全等级、设计压力等划分了更细的等级(表1) 。

表1 RCC - M 阀门的分级

RCC - M 阀门的分级

  在O TT - 87 中阀门的分级是根据O ΠБ- 88的安全分级1、2、3、4级和008设置及安全运行规范(简称008, 下同) 中规定的质量分级A、B、C类, 以及阀门的设计压力、阀门所处位置是否导致运行人员接触有害介质、以及安装或运行后维修的可接近性作为划分原则确定的, 分为1A、2B Πa、2B Πb、2B Шa、2B Шb、2B Шc、3CШa、3CШb和3CШc等级别(表2) 。

表2 OTT - 87阀门的分级

OTT - 87阀门的分级

  俄标“O ΠБ- 88”的安全1级部件, 是指在安全系统投入后其故障仍要导致燃料元件破损超过设计基准事故的部件。这样, 按俄规范只有压力容器和燃料组件为安全1级, 按008分为A 类, 而包括反应堆冷却剂系统主设备在内的一些按美国标准属于安全1级、规范1级的设备, 按俄规范却属安全2级、质量B 类, 这是俄和美、法规范体系在对核电设备分级上的最大差异。对于阀门, 按OΠБ- 88没有安全1级阀门, 在俄核电站设计和建造中也没有提高到1A 级阀门, 虽然在O TT - 87分有1A 级阀门, 但实际上2B 级阀门为其最高级别阀门。俄标O ΠБ- 88和O TT - 87没有将电气部件单独分级, 而是随同其机械部件的等级分为4级, 这与美、法标准分为1E级和非1E级差异较大。