中国核电　ＣＨｌＮＡ　ＮＵＣＬＥＡＲ　ＰＯＷＥＲ　第９卷第１期２０１　６年３，ｑ　

控制棒驱动机构密封泄漏　应对策略分析　李　云　（中核核电运行管理有限公司，浙江海盐３１４３００）　

摘要：控制棒驱动机构耐压壳部件是反应堆冷却剂系统压力边界的薄弱环节，泄漏事故多　发于此。针对此类问题，文章通过比较Ｍ３１０及ＡＰＩＯ００控制棒驱动机构耐压壳密封结构，　分析探讨了控制棒驱动机构密封泄漏的应对策略。　关键词：控制棒驱动机构；耐压壳；密封；泄漏；应对策略　中图分类号：ＴＭ６２３　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７４　１６１７（２０１６）Ｏ１　００６７　０４　

Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｓｅａｌｉｎｇ　Ｌｅａｋａｇｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｒｏｄ　Ｄｒｉｖｅ　Ｍｅｃｈａｎｊｓｍ　ＬＩ　Ｙｕｎ　（ＣＮＮ　Ｃ　Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｐｏｗｅｒ　Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈａｉｙａｎ　ｏｆ　Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｐｒｏｖ．３１４３００，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｎ１ｅ　】ｒｅ　ｈｏｕｓｉｎｇ　ａｓｓｅｍｂｌｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｒｏｄ　ｄｒｉｖｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｗｅａｋ　ｐｏｉｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐ　ｓｓｌ】ｒｅ　ｂｏｕｎｄａｒｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｅａｃｔｏｒ　ｃｏｏｌａｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｒｅ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｆｒｅｑｕｅｎｔ　ｌｅａｋａｇｅ　ａｃｃｉｄｅｎｔｓ　ｈａｐｐｅｎｅｄ．Ｆｏｒ　ｔｈｉｓ　ｔｙｐｅ　ｏｆ　ｌ￣ｋａｇｅ　ａｃｃｉｄｅｎｔｓ，ｔｈｅ　ｐａＩ￣ｅｒ　ａｎａｌｙｓｅｓ　ａｎｄ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｓｏｌｕ￣ｏｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　９ｅａ　ｎｇ　ｌｅａｋａｇｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｒｏｄ　ｄｒｉｖｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　】ｒｅ　ｈｏｕｓｉｎｇ　ａｓｓｅｍｂｌｙ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｒｏｄ　ｄｒｉｖｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　Ｍ３１０　ａｎｄ　ＡＰ１０００．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｒｏｄ　ｄｒｉｖｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｈｏｕｓｉｎｇ　ａｓｓｅｍｂｌｙ，ｓｅａｌｉｎｇ，ｌｅａｋａｇｅ；　

ｓｔｒａｔｅｇｙ　ＣＬＣ　ｎｕｍｂｅｒ：ＴＭ６２３　Ａｒｔｉｃｌｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒ：Ａ　

控制棒驱动机构（ＣＲＤＭ）是反应堆的重要　动作部件，通过它的动作带动控制棒组件在堆芯　内上下抽插，以实现反应堆的启动、功率调节、　停堆和事故情况下的安全控制…，由驱动杆部　件、钩爪部件、耐压壳部件、线圈部件和棒位指　Ａｒｔｉｃｌｅ　ＩＤ：１６７４－１６１７（２０１６）Ｏ１　００６７－０４　示器部件组成。其中，耐压壳部件是反应堆冷却　剂系统压力边界的组成部分，属于核电站第二道　安全屏障，必须确保压力边界的完整性。然而，　统计资料显示，耐压壳是反应堆冷却剂系统压力　边界的薄弱环节，泄漏事故多发于此，给核电厂　

蓼男　陕西安康人，工学硕士，２１２程师，现从事核电厂设备可靠性工作。　６７　

核　电　

埏　营　Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｐｏｗｅｒ　Ｏｐｅｒａｔｉ０ｎ　核电运营　

安全造成重大隐患。本文通过对Ｍ３１０和ＡＰ１０００　压水堆核电机组控制棒驱动机构耐压壳部件的密　封结构进行比较研究，分析探讨了控制棒驱动机　构密封泄漏的应对策略。　

１　设备结构　控制棒驱动机构布置在压力容器顶盖之　上，如图１所示。驱动杆部件穿过顶盖进入压力　容器内部与控制棒组件相连接；线圈部件套在耐　压壳外部，通电后产生电磁力通过钩爪部件带动　驱动杆运动，实现控制棒提升、下降及保持功　能；棒位指示器位于驱动杆行程套管外部，用于　探测驱动杆在行程套管中的位置；耐压壳与压力　容器顶盖贯穿件相连，形成反应堆冷却剂系统的　承压边界。　

图１控制棒驱动机构示意图　Ｆｉｇ．１　Ｓｋｅｔｃｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｒｏｄ　ｄｒｉｖｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｌ一控制棒驱动机构；２一压力容器顶盖　

１．１　Ｍ３１０耐压壳结构　Ｍ３　１　０控制棒驱动机构的耐压壳部件由驱动　杆行程套管组件与密封壳组成。驱动杆行程套　管的两端均采用梯形螺纹与下部的密封壳和上　部的端塞相连并采用ＯＭＥＧＡ型密封焊缝进行密　封。密封壳与压力容器顶盖贯穿件也采用梯形　螺纹及ＯＭＥＧＡ型密封焊缝进行连接和密封，如　图２所示。　１．２　ＡＰＩＯ００耐压壳结构　ＡＰ１０００采用盲孔深孔加工方式，使端塞和驱　动杆行程套管成为一体化盲管；密封壳与压力容　器顶盖贯穿件采用异种金属对接焊接形式成为一　

网２　Ｍ３１０　ＣＲＤＭ耐压壳结构示意网　Ｆｉｇ．２　Ｓｋｅｔｃｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｈｏｕｓｉｎｇ　ａｓｓｅｍｂｌｙ　ｆｏｒ　Ｍ３１０　ＣＲＤＭ　

１一端塞；２一驱动杆行程套管；３密封壳；　４一下部ＯＭＥＧＡ型密封焊缝；５一中部ＯＭＥＧＡ型密封　焊缝；６一上部ＯＭＥＧＡ型密封焊缝　

体化密封壳，如图３所示。驱动杆行程套管与密封　壳之间通过梯形螺纹连接并使用Ｏ　Ｍ　Ｅ　Ｇ　Ａ型密封　焊缝密封　。　

图３　ＡＰ１０００　ＣＲＤＭ耐压壳结构示意图　Ｆｉｇ．３　Ｓｋｅｔｃｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｈｏｕｓｉｎｇ　ａｓｓｅｍｂｌｙ　ｆｏｒ　ＡＰ１０００　ＣＲＤＭ　（ａ）一体化盲管　（ｂ）一体化密封壳　１一密封壳；２一异种金属焊缝；３一压力容器顶盖　贯穿件　中国核电　ＣＨＩＮＡ　ＮＵＣＬＥＡＲ　ＰＯＷＥＲ　第９卷第１期２０１６年３，ｇ　

１．３结构比较　…Ｍ…３１０－￣　ＡＰ　水堆控　构耐压　盂　凳　掷　

，见　………　一二　几　门　

Ｍ３１　对比发现，　０控制棒驱动机构耐压壳部　一　～　。山　什靶钥　。　。　

表１　Ｍ３１０与ＡＰＩＯ００控制棒驱动机构耐压壳部件结构比较　Ｔａｂｌｅ　１　Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｈｏｕｓｉｎｇ　ａｓｓｅｍｂｌｙ　ｏｆ　Ｍ３１０＆ＡＰ１０００　ＣＲＤＭ　＼岔　堆　＼　上部　中部　下部　

＼　采用梯形螺纹连接　采用梯形螺纹连接　采用梯形螺纹连接　Ｍ３１０　ＯＭＥＧＡ型密封焊缝密封　０ＭＥＧＡ型密封焊缝密封　０ＭＥＧＡ型密封焊缝密封　

深孔加工　采用梯形螺纹连接　对接焊接　ＡＰ１０００　形成一体化盲管　０ＭＥＧＡ型密封焊缝密封　形成一体化密封壳　

注：１）端塞与行程套管连接处；２）行程套管与密封壳连接处：３）密封壳与顶盖贯穿件连接处。　２　火效机理　国内外Ｍ３１０机组的运行经验及统计资料　显　示，其控制棒驱动机构耐压壳部件上的ＯＭＥＧＡ型　密封焊缝是反应堆冷却剂系统压力边界的薄弱环　节，泄漏事故多发于此，给核电厂安全造成了重　大隐患。　目前，ＡＰＩＯ００机组仍在建设中，但是其控制　棒驱动机构耐压壳部件保留了一处Ｏ　Ｍ　Ｅ　Ｇ　Ａ型密　封焊缝，未来依然存在失效泄漏的风险。　ＯＭＥＧＡ焊缝泄漏失效机理非常复杂。例　如：加工过程中产生初始裂纹，焊接过程中产生　初始裂纹，应力疲劳产生初始裂纹以及腐蚀原因　产生初始裂纹等，都有可能产生泄漏。　国内外研究普遍认为　：应力腐蚀是　ＯＭＥＧＡ型密封焊缝发生泄漏的主要原因。应力　腐蚀裂纹是指在足够大的拉伸应力和敏感的腐蚀　环境影响下合金的裂纹扩展，是一个非常复杂的　现象，必须具备三个条件才能发生，即对应力腐　蚀敏感的材料、拉应力和腐蚀环境。　

３　修复方法　３．１整体更换法　控制棒驱动机构耐压壳部件的下部ＯＭＥＧＡ　

型密封焊缝失效泄漏后，首先使专用ＯＭＥＧＡ型　密封焊缝切割机定位于耐压壳部件下部Ｏ　Ｍ　Ｅ　Ｇ　Ａ　焊缝处，通过切割机刀具旋转升降，远距离遥控　自动切割作业。切割完成后，将耐压壳部件移　除，再使用专用打磨工具对压力容器顶盖贯穿件　进行打磨，修正焊缝坡口尺寸。然后，整体更换　新的耐压壳备件。最后再使用专用ＯＭＥＧＡ型密　封焊缝焊机进行焊接。当耐压壳部件的上部或中　部Ｏ　Ｍ　Ｅ　Ｇ　Ａ型密封焊缝失效泄漏，也建议整体更　换耐压壳备件。　３．２堆焊法　堆焊技术（Ｏｖｅｒｌａｙ　Ｗｅｌｄｉｎｇ）于１９８８年在　美国由ＷＳＩ公司和ＳＩ公司联合开发并应用，目前　已作为一种通用维修技术广泛在美国核电厂实　施。堆焊法是将专用自动焊机沿耐压壳部件向下　定位至预定位置，通过远程控制使焊机机头升降　旋转，直接在原ＯＭＥＧＡ焊缝的基础上，堆焊２～　３层与原焊缝材料有很好相容性的合金，重新建立　承压边界。耐压壳部件上的各处ＯＭＥＧＡ型密封　焊缝泄漏均可采用堆焊技术修复　。　３．３方法比较　目前，整体更换法与堆焊法是两种处理控制　棒驱动机构Ｏ　Ｍ　Ｅ　Ｇ　Ａ型密封焊缝泄漏问题的成熟　方法，其优缺点比较见表２。　

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