反应堆压力容器老化管理信息系统设计与实现

张明星+邓时滔+李海怒

摘 要：核电站压力容器的老化管理信息系统，是老化管理的基础信息平台。分析了核电站RPV的老化管理过程，根据软件流程对系统功能模块和数据库结构进行了设计，研究了文件读取、表格化数据图形重构显示等软件开发技术，建立了老化管理信息系统。通过在某核电站应用，实现了RPV部件、运行信息、辐照监督等老化数据的信息化管理，为老化管理提供了直观、趋势化的分析途径。系统能满足核电站老化数据存储进行老化过程管理等应用需求，真实反映老化管理活动现状，提高老化管理效率。

关键词：反应堆压力容器；老化管理；信息系统；C#

DOIDOI：10.11907/rjdk.172293

中图分类号：TP319

文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2018）002-0089-04

0 引言

反应堆压力容器（RPV）是反应堆核蒸汽供应系统最重要的压力边界部件。RPV在运行过程中随着时间或使用周期增加会发生劣化降质，即老化。老化过程将增大RPV发生结构完整性破坏的可能性，降低RPV的使用寿命。为了减缓RPV的老化现象，需要开展RPV的老化管理工作，通过有效的老化管理，及时发现和缓解老化，从而将RPV的老化退化控制在可接受范围内，确保RPV能够安全执行预期功能，并保持其寿期内足够的安全裕度，为核电站的延寿打下基础[1]。

1 功能设计

1.1 设计思路

RPV老化管理信息系统是开展RPV老化管理活动的基础信息平台，应满足如下需求：①能够对RPV老化管理相关的设计、制造、安装、调试、运行、监督检查、维护维修、技术改造等方面的文件和数据信息进行信息化管理，在核电站寿期内长期保存；②能够为核电站及技术支持单位开展RPV老化管理研究与行动提供文件和数据信息。相关人员可方便地查询RPV设计、制造、安装、运行、监督检查和维修各阶段的相关文件、数据，对RPV重大技术问题的文件和数据进行跟踪，检索相关经验反馈，对RPV运行和检修开展安全趋势分析。

1.2 系统功能

根据核电站反应堆压力容器老化管理的业务需求，RPV老化管理信息系统包括基本信息、运行信息、检查信息、维修信息、辐照监督、热老化监督、相关法规标准、系统工具等功能。各功能模块架构如图1所示。

各模块功能如下：①基本信息：实现RPV各部件基本信息的添加、浏览、修改功能；②运行信息：实现瞬态、热工、水化学、疲劳数据的管理；③检查信息：实现RPV检查信息的录入、浏览等功能；④维修信息：实现RPV维修信息的录入、浏览等功能；⑤辐照监督：实现辐照监督数据的录入、浏览、管理等功能；⑥热老化监督：实现热老化监督数据的录入、浏览、管理等功能；⑦文档和法规：实现对法规类、标准类、管理文件、安装调试文件、维修检查文件的维护管理；⑧系统工具：实现用户、权限管理及数据备份等系统管理功能。

2 详细设计

2.1 基本信息

基本信息即核电站不同机组RPV的顶盖、上法兰、止推环等部件的基本信息，包含材料、功能、设计寿命、运行环境、制造商、老化机理等参数，以及部件的设计文件、制造文件、部件图片等内容。添加基本信息时，系统将部件基本信息分为两部分分别存放于数据库和磁盘文件中，部件的参数存放于数据库中，各类文件（PDF格式）和图片（JPG）存放于服務器相应的文件夹中；浏览基本信息时，根据机组号和部件名称，系统将部件的参数及图片显示出来，同时加载PDF阅读器，将指定的设计文件或制造文件显示出来。

2.2 运行信息

运行信息为RPV各主要部件服役以来的各种运行信息，包括瞬态数据、疲劳数据、热工参数及一回路水化学数据等。系统主要实现对运行信息录入（单条记录、批量记录）、浏览（表格、曲线图）和查询。

2.2.1 热工参数管理

热工参数主要为RPV各部件运行期间的温度、压力等方面的数据，系统通过一定的方式将温度、压力等关键的热工参数变化趋势进行显示。录入热工参数时，系统根据机组号，将温度、压力与时间的数据（Excel格式）批量录入到数据库中；浏览热工参数时，选择机组号，通过表格或曲线显示指定时间的温度、压力数据。

2.2.2 水化学数据管理

水化学数据为反应堆在停堆、启动和正常运行时的冷却剂相关化学参数，如氯离子、钠离子、总碱金属等元素，对RPV材料在高温高压水中环境疲劳寿命有重要影响[2]。系统提供对水化学数据的录入、浏览功能。录入水化学数据时，系统根据选择的机组号，读取指定的Excel格式文件，将对应的水化学信息批量录入到数据库中；浏览水化学数据时，系统根据指定的机组号、日期，将特定日期的水化学信息通过表格进行显示，提供关键的化学指标供管理人员参考。

2.2.3 瞬态数据管理

瞬态数据主要完成对瞬态模式和瞬态记录的管理，瞬态模式包括瞬态模式的添加和修改。瞬态模式信息包括瞬态代码、瞬态类别、模式特点、限制等要素。瞬态类别分为操作类、检修类、压力试验类等7个类别[3-4]，系统提供对瞬态模式的录入和修改功能。

瞬态记录管理方面，系统提供对单个和批量瞬态记录的录入。单个瞬态记录录入时，根据机组号，按月份将单个录入到数据库中；批量记录录入时，根据机组号，按月份将Excel格式的瞬态记录批量录入到数据库中；浏览瞬态记录时，根据机组号，实现瞬态记录按时间段的浏览和统计，以表格或柱状图的方式显示，同时判断瞬态的限值，若某个瞬态发生的次数超过限值时显示报警信息。

2.2.4 疲劳数据管理

系统提供疲劳检测结果记录的录入、浏览功能。疲劳数据的录入包括单个录入和批量录入（Excel）。浏览疲劳数据时，系统根据机组号，按照疲劳监测部位和时间段，将疲劳数据以表格或图形的形式显示出来。图形包括折线图和柱状图，折线图显示测点在监测时刻的累计疲劳损伤因子，柱状图显示测点在各个监测时刻的疲劳损伤因子。endprint

2.3 检查信息和维修信息管理

检查信息为RPV各部件历次检查过程的记录，主要包括检查日期、大修周期、检查类型、检查结果、检查的执行单位、原始的检查记录和依据文件。添加检查信息时，系统根据机组号、部件名称将检查日期、执行单位等基本信息录入到数据库中，并将原始检查记录和依据文件（PDF格式）上传到服务器指定的文件夹下；浏览检查信息时，系统根据机组号、部件名称将检查信息以表格形式分页显示，在表格中提供检查记录及动态链接。

维修信息为RPV各部件历史维修过程记录，主要包括维修日期、大修周期、维修类型、故障原因、维修的执行单位、原始的维修记录和依据文件。系统添加和浏览维修信息的功能与检查信息类似。

2.4 辐照监督管理

辐照监督实现辐照计划中产生的各种数据的管理，即监督材料总体的性能数据。系统提供对辐照监督信息的浏览和添加，分别按母材、焊缝、热影响区的夏比试样、拉伸试样、CT试样进行3×3的浏览和信息添加。如针对母材，提供母材的夏比试样、拉伸试样、CT试样信息的添加和浏览。夏比试样包括材料类型、试样类型、测试温度、纤维百分比等信息；拉伸试样包括屈服强度、抗拉强度、断面收缩率等信息；CT试样包括样品来源、测试速率、测试温度等信息。

2.5 热老化监督管理

热老化监督与辐照监督功能一样，都是记录热老化监督计划中产生的各种数据，即监督材料总体的性能数据。系统提供对热老化监督信息的浏览和添加，分别按母材、焊缝、热影响区的夏比试样、拉伸试样、CT试样进行3×3的浏览和信息添加。

2.6 文档和法规管理

RPV老化管理涉及的文档和法规，主要包括法规文件、标准文件、管理文件、安装调试文件、维修检查文件。系统提供对各类文件的添加和浏览功能。添加文件时，系统将各类文件的基本信息录入到数据库中，文件内容（PDF格式）存放于服务器指定的文件夹下；浏览文件时，系统将文件的基本信息通过列表进行显示，并提供查看相应文件的超链接。

2.7 系统工具

实现对系统的维护，包括用户信息维护、数据备份、文件备份。用户信息维护功能包括用户的添加、删除、权限设置等功能；数据备份主要对数据库中的数据进行备份，备份文件以.bak格式存放于服务器指定的路径中；文件备份主要实现对系统各类文档文件的备份，保证文档信息安全，备份文件存放于服务器指定的路径中。

3 数据库设计

在RPV老化管理信息系统中，以RPV部件基本信息为例，部件信息由SQL Server数据库中的部件基本信息、磁盘中的设计制造文件（PDF格式）两部分构成，因此数据库中的部件基本信息与磁盘中的设计、制造文件一一对应[5-6]，在SQL Server数据库中部件表结构设计如表1所示。

4 系统实现

4.1 技术路线

系统基于.NET开发技术，采用微软Visual Studio 2010开发平台，以C#为开发编程语言。C#是专用于.NET的编程语言，是一种简单、现代、面向对象的编程语言。数据存储采用SQL Server 2008，具有可移植性好、使用方便、功能强大的优点，是一种高效率、高可靠性的数据库解决方案[7]。

4.2 關键技术实现

（1）PDF文件读取技术。RPV部件制造文件、设计文件及各类文档法规类文件以PDF格式存储于服务器磁盘中，在浏览这些文件时，需要在窗体中将PDF内容直接显示出来[8]。本系统引用了AxInterop.AcroPDFLib.dll和Interop.AcroPDFLib.dll这两个组件完成PDF内容的显示，初始化PDF阅读控件主要代码如下：

this.axAcroPDF1=new AxAcroPDFLib.AxAcroPDF（）；//初始化控件（（System.ComponentModel.ISupportInitialize）（this.axAcroPDF1））.BeginInit（）；

this.axAcroPDF1.Enabled=true；

this.axAcroPDF1.Location=new System.Drawing.Point（12，12）；

this.axAcroPDF1.Name="axAcroPDF1"；

this.axAcroPDF1.OcxState=（（System.Windows.Forms.AxHost.State）（resources.GetObject（"axAcroPDF1.OcxState"）））；

this.axAcroPDF1.Size=new System.Drawing.Size（982，602）；

this.axAcroPDF1.TabIndex=0；

系统直接获取文件路径将PDF文件进行显示，代码如下：

axAcroPDF1.src=filePath；//filePath为PDF文件的路径

（2）柱状图、曲线显示技术。在处理热工参数、瞬态数据时，为直观地对相关数据进行统计分析，需提供曲线图或柱状图对表格化数据进行重构。本系统使用ZedGraph.dll组件实现对图形的创建。ZedGraph是一个开源的.NET图表类库，全部代码都是用C#开发的，可以利用任意的数据集合创建2D的线性和柱形图表[9-10]。在以曲线样式显示热工参数时，系统从表格中提取压力值及对应时间，分别存储在数组中。对曲线进行绘制和显示代码如下：

GraphPane myPane=zgc.GraphPane；//zgc为zedGraphControl1控件

myPane.XAxis.Title.Text="时间"；endprint

myPane.YAxis.Title.Text="压力"；

LineItem myCurve=myPane.AddCurve（"压力"，null，y，Color.Red，SymbolType.Diamond）；

//纵坐标，y为压力值，数组

myPane.XAxis.Scale.TextLabels=labels；//横坐标，labels为时间值，数组

myCurve.Symbol.Fill=new Fill（Color.Blue）；

在以柱状图样式显示瞬态数据时，系统从表格中提取瞬态发生的次数和对应的月份，分别存储在数组中，对柱状图进行绘制和显示，主要代码如下：

GraphPane myPane=zedGraphControl1.GraphPane；

BarItem myBar=myPane.AddBar（"OP11"，null，y，Color.Red）；//y为瞬态发生的次数，数组

myBar.Bar.Fill=new Fill（Color.Red，Color.White，Color.Red）；

myPane.XAxis.Scale.TextLabels=labels；//labels为发生的月份，数组

根据上述代码，系统运行时根据原始表格数据分别对热工参数、瞬态记录进行重构显示，效果如图2、图3所示。

5 结语

本文针对核电站RPV特定的应用环境，根据老化管理活动的流程和工作概况，设计并实现了RPV老化管理信息系统，满足了老化管理的基本功能需求。目前系统已应用于某核电站的反应堆压力容器老化管理中。通过对老化基础数据管理，实现了各类老化参数的趋势化分析，提高了老化管理效率。下一步将在功能上实现对RPV的老化机理分析及老化状态评估，实现RPV老化管理全过程的信息化管理。

参考文献：

[1] 罗强，徐祺，趙继松，等.压水堆核电厂反应堆压力容器老化管理[J].核动力工程，2012，33（2）：114-119.

[2] 黄平，乔岩欣，王荣山.国产反应堆压力容器材料一回路水环境疲劳设计曲线初探[J].腐蚀与防护，2012，33（12）：1045-1050.

[3] 朱光强，廖昌斌，戴兵，等.基于实际运行瞬态的反应堆压力容器疲劳瞬态状态评估[J].核技术，2013，36（4）：78-83.

[4] 孙英学，杜娟，卢岳川.设计瞬态核疲劳损伤对反应堆压力容器设计寿命的影响分析[J].核动力工程，2009，30（3）：1-3.

[5] 华艳.基于大型数据库设计方法的研究[J].电脑知识与技术，2011，26（7）：621-623.

[6] 程文静.管理信息系统中数据设计的实现原理与防范[J].电脑知识与技术，2011，7（5）：994-995.

[7] 张玉荣.基于.Net FrameWork的用户服务系统的实现[J].苏州科技学院学报：工程技术版，2010，23（2）：74-76.

[8] 王学忠.编程直接生成PDF文档的方法与实现[J].科技信息，2008（14）：39-41.

[9] 杨伟杰.基于ZedGraph的在线动态数据图表绘制[J].软件导刊，2010（1）：128-130.

[10] 奚冬芹.ZedGraph控件在煤矿安全监控系统中的应用研究[J].电子世界，2014（1）：80-81.endprint