核电站一回路辅助管道热疲劳机理分析与FAMOS监测系统介绍 - 图文

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核电站一回路辅助管道热疲劳机理分析与FAMOS监测系统介绍

作者：罗志峰 关银柏

来源：《科学与财富》2016年第28期

摘 要：为防止热疲劳造成的损伤，世界各国在核电站的设计标准中均制定有关热疲劳规定，要求设备在役期间不能超过部件材料的疲劳极限，但由于设备或管道受到设计预想之外的热疲劳工况及材料自身老化作用等因素，造成设备损伤从而影响其可靠运行。本文根据业界经验反馈及研究成果，分析了一回路辅助管道热疲劳失效机理及其表现形式，介绍了热疲劳问题的缓解措施及FAMOS监测的测点分布与评估模块。 关键词：核电站；一回路辅助管道；热疲劳；FAMOS 1、引言

截至目前，世界范围内已经发生了一系列反应堆冷却剂辅助管道（安注系统、余热排出系统、化容控系统等）与热疲劳相关的事件，随着核电站服役时间的延长，由材料老化导致的裂纹、冷却剂泄漏等事件发生的概率将大为增加。美国核管委会（NRC）就管道热疲劳事件相继发布88-08、88-11[1-2]等公告，要求许可证持有者开展相关的调查行动，以确保电厂的安全运行。

2、热疲劳机理分析[3-5]

热疲劳是指材料在由温度循环变化时产生的循环热应力及热应变作用下发生的疲劳。一回路辅助管道是指与主管道相连的管道及与主管道直接相关的辅助系统的管道，其功能为反应堆冷却剂提供流道，并在非正常和事故工况下起缓解作用，对于维持一回路管道的结构完整性及核电站的安全经济运行至关重要。

热疲劳的影响因素：流体温度、投运时间、管线布置、管线材质等。一回路辅助管道热疲劳现象的表现形式分为热分层、热冲击、热波纹、湍流渗入、冷热混流。

热分层（Thermal Stratification）：位于管道内的介质，当其内部受热不均匀时，热的、轻的介质停留在冷的、较重的介质上面，形成具有一定温度梯度的流体分层，并在管道横截面上产生非线性的温度梯度：上部热的区域承受轴向压应力、下部冷的区域承受拉应力，热分层使管道产生较大的弯曲变形（见图1）。