海南核电堆芯测量记录分析系统

韩 培 翟晓彤 余志诚

（海南核电有限公司 海南昌江）

核电厂在反应堆大修换料或压力容器堆内构件需要检修时，需打开反应堆压力容器，吊走顶盖。在这个过程中，需要用螺栓拉伸机拉伸主螺栓并放松螺母，然后将已放松的螺栓从反应堆压力容器筒体法兰螺栓孔中拧出，以便卸除螺栓、螺母及垫圈。在反应堆大修换料或检修工作完成后，需吊回反应堆压力容器顶盖，将主螺栓安装到反应堆压力容器顶盖法兰螺栓孔中，由插在法兰和顶盖法兰之间的螺栓垫扳支承。拧紧螺栓，然后装上垫圈和螺母，接着需要用螺栓拉伸机拉伸主螺栓，以关闭反应堆压力容器顶盖。

由此可见，无论是压力容器开盖还是扣盖，都需要对压力容器主螺栓进行拉伸（进行2～3次全部拉伸，即对每一颗螺栓都进行拉伸；1～2次调整拉伸，即对个别拉伸量不满足要求的螺栓进行拉伸）。根据设计文件，不同工况下压力容器主螺栓的最终拉伸量是有范围要求的，如表1所示。

表1 海南核电机组不同工况下压力容器主螺栓的拉伸量设计值

一、现状

目前，国内使用分体式螺栓拉伸机的运行核电厂，在压力容器主螺栓拉伸量的测量时，都需要人工往返堆坑测量、记录主螺栓的拉伸量数据，具体操作步骤一般为：在完成主螺栓拉伸后，分A、B两组人员分别从+20 m平台下到堆坑去测量并记录主螺栓的拉伸量，每组由两人组成，分别负责测量数据和记录数据。在A组人员完成对主螺栓数据的测量和记录后，返回+20 m平台，由数据分析人员将数据输入放置在+20 m平台电脑，接着B组人员下到堆坑去测量和记录主螺栓拉伸量数据，待B组人员都完成测量后，返回+20 m平台，由数据分析人员将数据输入放置在+20 m平台电脑，并对A、B两组人员采集的数据进行逐项比较（海南核电机组需要逐项比较56组数据），如果发现A、B两组人员对同一颗螺栓的拉伸量测量值超过0.02 mm，即认为A、B中至少有一组数据测量是有误的，需要A、B两组人员分别返回堆坑对数据进行复测。因此，维修部门工作人员在每次压力容器开关盖时候，需要频繁的出入隔离区以比对数据，如果数据误差过大还需要再次进入堆芯测量，整个过程非常耗时，容易出现失误，并且使得工作人员可能超过规定的辐射剂量。

二、堆芯测量记录分析系统

为提高堆芯压力容器主螺栓拉伸测量工作效率，失误概率需要有效控制，海南核电开发出了一套堆芯测量记录分析软件，利用信息化手段辅助主螺栓拉伸测量工作，解决人工测量计算的费时费力的难题，同时利用计算机软件的智能化，对螺栓拉伸力，拉伸值等进行趋势分析，在螺栓的拉伸值不合格时，系统会自动计算推荐参考的拉伸力。

1.工作原理

为了便于在现场使用，本系统硬件组成由一台笔记本电脑、两台平板电脑组成，现场放置一个无线路由支撑无线网络，电脑间通过无线专用网络进行通信和数据交换，搭建方便，简单易用。系统将每一次开关盖的数据都记录在数据库中，并可以生成Excel报表，方便有权限的任何工作人员进行查看。在大修开关盖过程中遇到困难时，可以方便的查询过去的测量值作为参考。

笔记本电脑作为主机，另外两台平板电脑作为分机，三台电脑通过路由器联成局域网。进行堆芯螺栓拉伸机测量工作时，A、B两组工作人员分别携带一台平板电脑下到堆坑，测量并将数据导入平板电脑相应的数据采集区，然后传给主机；主机放置在+20 m平台，负责接收、记录和分析两台分机提供的数据，并将分析的结果反馈给分机。反应堆压力容器主螺栓拉伸流程如图1所示。

2.工作界面

（1）分机工作界面（图2）。A、B的分机工作界面是一致的，具体界面如图2所示，分为7个模块：①模块1，用于显示当前拉伸是第几次拉伸；②模块2，用于输入螺栓的序号以及通过深度千分尺测量的主螺栓伸长量的实际数值（伸长测量杆距离主螺栓上表面的距离），如果A、B的测量值超差，复测后通过“修订”按钮进行修订；③模块3（数据恢复模块），用于意外情况下已输入数据的恢复；④模块4，用于显示大修编号；⑤模块5，用于显示在模块2中已输入的数据，以及接收主机反馈的A、B数据的对比信息，变红的栏目表示A、B的测量值误差超差；⑥模块6，用于接收主机反馈的A、B数据的详细对比信息，A、B的测量值误差超差的项目会详细显示在该区域；⑦模块7（语音模块），用于分机与主机、分机与分机之间的互相语音即时沟通。

图1 堆芯主螺栓拉伸流程图

图2 分机工作界面

（2）主机工作界面（图3）。与分机模界面相似，主机工作界面具有与分机交互、数据保存等功能，可以分为9个模块：①模块1（用于选择当前拉伸是第几次拉伸，主机选定以后，分机会自动接收；②模块2调整区域，可以选择不同的工况，不同工况下的主螺栓拉伸量不同（表1）；③模块3（语音模块），用于分机与主机、分机与分机之间的互相语音即时沟通；④模块4，用于显示大修编号；⑤模块5，用于显示接收的分机提交的数据，变红的栏目表示A、B的测量值误差超差；⑥模块6，用于显示A、B的测量值误差超差的项目；⑦模块7处理区域，用于接收、分析比较分机提交的数据，A、B数据合格后可以生产报表，以记录螺栓拉伸的过程值；⑧模块8查找区域，用于查找某一颗测量值合格的螺栓的拉伸量；⑨模块9可视化区域，用于调整阶段。当三次拉伸完成后，就要对主螺栓的拉伸量进行调整，使拉伸量在设计要求的范围内。经过数据分析后，在本区域可以直接显示出需要调整的螺栓序号，可视化的区域显示，可以有效的帮助螺栓拉伸机操作人员确认需要调整的螺栓。

3.软件功能及优点

经过多次测试，开发的这款新型软件，实现了下面两个主要的创新功能：

（1）即时的数据对比功能，与目前常规做法相比，新型软件的应用可以在A、B组人员完成全部螺栓拉伸量测量并输入相应电脑后，不需要工作人员上、下堆坑，即可得到测量数据对比的反馈结果。

（2）智能的数据保存功能，在A、B组工作人员提交的数据都合格后，点击主机模块7的“生成报表”后，即可实现数据的自动保存。这个功能与目前常规做法相比，不需要在+20 m的工作人员再在电脑里输入A、B记录在纸上的数据。

由此可见，该新型软件的使用，不仅能够顺利完成目前国内核电厂在压力容器主螺栓拉伸测量过程中的工作，而且具有目前常规做法不可比拟的优越性：

①不需要工作人员来回往复上、下堆坑，降低了工作人员上、下扶梯摔倒的风险（由于堆坑扶梯宽度较窄，表面湿滑，工作人员容易滑倒）。

②减少堆芯工作人员接受外照射的时间，更好的降低随机性效应的发生几率，符合辐射防护最优化的原则。

③可视化的螺栓调整示意图更加直观，可以有效的预防人因失误。

④即时的数据对比功能和智能的数据保存功能使得该新型软件可以安全的节约大修主线工作的时间，从而缩短大修工期，为核电厂带来一定的经济效益。

三、结语

图3 主机工作界面

堆芯测量记录分析系统的开发，并在海南核电压力容器主螺栓拉伸工作中的顺利使用，提高了压力容器主螺栓拉伸量测量工作的安全性和便利性，该系统仅需要几万级别的项目经费，就可以极大地提高测量效率，防止产生人为误差，尤其是智能推荐功能，工作人员只需要输入当前拉伸值等少数的数据，就会自动计算出所需的拉伸力，省略了复杂的试验过程，极大地缩短压力容器开关盖过程所用时间，使得压力容器开关盖过程中实现更高度的自动化。

同时，堆芯测量记录分析系统投用，在中国核电范围内是一个初步尝试，并取得了较好的效果，系统可以在原有的框架上进行功能的扩展，该系统完全可以快速推广到其他兄弟单位。