摘要：随着全球对于清洁能源的需求日益增加，核能作为新型的清洁能源已广为应用。在全球范围内大大小小的核电站已陆续建立起来并且在社会生活中发挥着重要作用。但是核电站的安全问题在日本福岛事件后愈发引起大众的关注。本文旨在简明介绍一下核电站安全级仪控设备的鉴定技术在保证核设施在安全稳定状态下持续产生社会发展所需清洁能源的重要作用。
关键词：核电站；仪控设备；鉴定技术
引言
世界能源理事会（WEC）的研究表明，当今世界最可持续发展的国家电力系统是核电结合水电的大规模低碳发电系统。WEC的能源可持续发展指数从所有政府制定能源政策面临的所谓三难困境（能源供需平衡的可靠性、社会平等性和环境可接受性）出发，比较了90个国家的情况。有10个国家被认为实现了最佳解决方案，因而具有最可持续发展的国家能源系统。它们是：瑞典、瑞士、加拿大、挪威、芬兰、新西兰、丹麦、日本、法国和奥地利。它们都在电力供应中使用了很大比例的低碳能源。
1设备鉴定的概述
设备鉴定的实质是一个证明安全重要系统和设备具备所需安全功能的过程，其目标是验证并显示核电厂安全重要设备在其预期的鉴定合格寿期内，不存在因设计、制造缺陷，或因储存、运输、安装、调试或使用不当，而造成的可能导致设备共因故障的缺陷或失效机理，从而为“单一故障准则”、“独立性准则”、“纵深防御”等安全准则在核电厂安全重要系统中的有效实施，提供一个高可信度的保障。
总体而言，设备鉴定的基本方法有型式试验法、论证分析法和运行经验法三种。型式试验法是在对设备进行老化评价并确定了设备的潜在明显老化机理的基础上，采用加速老化试验的方法，等效模拟设备在特定环境条件下和预期鉴定合格寿期末的的技术状态和运行工况，并通过设计基准事件环境模拟试验，来验证设备在所要求时间内执行规定的安全功能的能力。
论证分析法是在试验数据、运行经验、物理定律的基础上，充分地考虑并计及明显老化机理对设备的影响，运用有效的数学模型，或通过严谨的逻辑推导，来证明设备能在特定的运行环境中和所要求的时间内，保持其安全功能的完整性。运行经验法是通过对类似设备在相近或更严酷环境中的成功运行数据的收集和分析，类比论证设备执行其安全功能的能力。但在实际的鉴定操作过程中，由于经济和时间投入的限制，或缺乏有效模型，或缺乏必要的数据等种种原因，任何仅仅倚重于上述某一种基本方法的鉴定并不多见，而较普遍的是采用上述方法的组合来实施设备鉴定。
2安全级仪控设备给予核电站稳定运行提供保障
众所周知核电站是通过核裂变产生巨大的能源通过一系列转变而为我们提供电能的，但是由于在此过程中会因为积累了大量放射性裂变产物而形成一个个强辐射源，此时仪控设备就十分必要了。它的存在可以起到维护核电站安全稳定运行以及保护不特定广大人民群众安全的重要作用。鉴于其重要性之大，对于安全级仪控设备的合格鉴定是其质量的保障，惟有经过鉴定合格的设备，才可以用于核电站，反之，没有通过鉴定合格的设备就不能用于核电站，否则是要出大问题的。
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所有应用于核电站的仪控设备按照它们的用途和功能一般可以划分为安全级（1E）和非安全级（NC）两大类。安全级仪控设备是指在发生事故时和事故后为保护公众所需的所有设备，主要包括：反应堆保护系统设备、核测量系统中的探测器、用于保护的稳压器的监测装置、用于事故后的监测设备以及重要冷却系统的主要仪表等。安全级以外的应用于核电站建设及正常运转的其他电气仪控设备属于非安全级。
3安全级仪控设备的鉴定技术
设备鉴定是通过分析、试验或运行经验反馈方法进行的以证明某特定设备在特有的运行条件及环境条件下能够按照其规定的准确度和性能要求起到维护安全的作用。分析及运行经验反馈的方法一般基于理论上的总结，在这里不再一一叙述。笔者将着眼于安全级仪控设备的鉴定试验来作一些简单的介绍，主要包括：热老化试验、振动老化试验、辐照老化试验、交变湿热试验以及地震试验等。
3.1辐照老化试验
辐照老化试验要求设备在不通电状况下，处在70℃±3℃温度下的试验箱内并采用钴60γ源施加250kGy剂量持续辐照十天，同时必须保证试验箱保持每小时最少有三倍容积的空气循环。确定完上述鉴定方法后，准备妥当后调试试验箱内温度使之稳定在70℃时开始照射并保证持续进行不少于250h的试验时间，同时辐照剂量当量是以±15%的精度施加的。通过该试验来确定测试设备在这种条件下的安全性能是否能达到安装应用于核电站。
3.2地震试验
日本福岛核事故初期就是因为海啸引发的地震而导致的。所以在核电站的建设中所有抗震1类设备都必须进行全面的抗震鉴定，这些设备必须保证能够承受SL1（运行基准地震）和SL2（安全停堆地震）载荷，并确保在地震发生时或震后均能正常履行规定的要求其必须达到的安全功能。地震试验的方法主要是进行双轴时程试验。如果某项设备在地震时只是需要保持其完整性，那么试验中的试件就可以不通电；如果某项安全级仪控设备在地震时仍然需要执行其规定功能时，那么受测试试件在试验中就必须保证在通电条件下运行，并对其进行相应的性能和功能测试以期待准确确定其安全性能保障核电站的安全。
3.3热老化试验
对于安全级仪控设备中存在老化机理的部件或设备要进行热老化试验。该项试验一般会采用模拟加速老化的办法来进行，要求试验时做到尽可能地缩短老化时间，同时又确保设备元件不会因为试验温度过高而发生损坏。所以，热老化试验温度应设定低于元件材料的耐受允许值，并留有一定的裕量。现行通用的方法是基于阿伦纽斯定律对有机材料施加热应力进行人工加速老化。这种方法是将设备的使用条件与加速老化条件通过试验材料的老化特性联系起来，用于确定参与鉴定设备的安全使用寿命。
3.4交变湿热试验
交变湿热试验的目的在于确定受测试安全级仪控设备在环境温度迅速变化时的性能表现能力。简单做法是将试件交替放置在－25℃低温试验箱和＋70℃高温试验箱中各保持30分钟并循环5次，试件在两个实验箱的转换时间约为2－3分钟，之后将该试件降温到室温并保持2h，最后对经过试验的试件再进行功能测试来确定是安全性。
3.5振动老化试验
振动老化试验是指核电站安全级仪控设备在模拟地震以外的振动（如水力激振、非自然状态下的共振等）条件下的老化程度，要求在此试验时设备不通电。具体做法是在分别在三个正交轴上作设备的单轴振动试验，通过三个不同测试对象结果之间的联系来确定受测试设备的老化状况以达到预期其安全性能大小。
结语
核电站的功用已愈发重要，但是核能的利用对安全性的要求极高。首当其冲的就是对核电站建设中使用的安全级仪控设备的进行鉴定，如何鉴定才能保证安全一直以来都在不断的进行着探索。为更好更安全地利用核能，对核电站仪控设备的鉴定技术要不断革新，需要更多科研人员的不懈努力。
参考文献
[1]姚惠钦.《核电站仪控设备鉴定技术研究》，华东理工大学，硕士论文，2013年.
[2]裴红伟，龙威等.《核级数字化仪控的设备鉴定技术研究》.自动化博览，2016年11期.
[3]孟广国，邹华明等.《我国核电站安全级数字化仪控系统设备鉴定适用标准研究》.自动化博览，2015年06期.
论文作者:张高明,魏晨
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/14
标签：设备论文; 核电站论文; 鉴定论文; 功能论文; 方法论文; 条件下论文; 能源论文; 《建筑学研究前沿》2018年第3期论文;