[发明专利]核反应堆压力容器O形密封环的密封状态在线监测方法

说明书

本发明涉及一种核反应堆压力容器O形密封环的密封状态在线监测方法，属于泄漏监测领域。该方法为：利用O形密封环的密封状态与其弹性变形量、以及上下法兰密封面之间的结构间隙H之间存在的对应关系，通过监测上、下法兰密封面之间的结构间隙H，评估O形密封环的密封状态；沿O形密封环圆周上对称的紧固螺栓处设置测点；并采用光纤探头，伸入紧固螺栓测点处上、下法兰密封面之间的结构间隙内，获取封面之间结构间隙H的信息；采用激光扫频干涉测量技术，实现微米级的结构间隙变化量ΔH的高精度测量；以据此对O形密封环的密封状态进行评估，从而将压力容器的泄漏状态监测、改为密封状态的实时在线监测，将泄漏发生的后报警改为事前预警。

技术领域

本发明属于泄漏监测领域，涉及核反应堆压力容器O形密封环的密封状态在线监测方法。

背景技术

核反应堆压力容器是主回路冷却剂压力边界的重要屏障，其密封性能直接关系到核电厂能否正常启堆和长期安全稳健运行。在核电站运行期间，压力容器顶盖与筒体之间必须完全密封，无任何泄漏，其密封位置特殊。压力容器顶盖法兰与筒体法兰连接处是整个压力容器承压的薄弱环节，而O形密封环作为二者之间的主要密封部件，对压力容器的密封性能至关重要。

然而，目前已有的压力容器泄漏监测方法，均是在密封失效、泄漏发生以后进行的事后监测，如放射性物质监测法、声发射监测法、温度及压力监测法，皆是监测与泄漏相关的参数；这泄漏监测只能保证及时检修、避免核泄漏扩散，无法防止核泄漏发生。因此最佳的对策是在密封尚未失效、核泄漏尚未发生时，对密封状态进行监测，从而通过对密封状态进行评估，提前预警可能发生的泄漏。

目前有两种针对密封状态监测的设想。一是通过在O型密封环上粘贴应变片、监测O型密封环的应力变化情况判断密封状况的变化；二是在法兰紧固的主螺栓上打孔、测量螺栓伸长量来判断密封状况的变化。应变片监测的设想，虽然能够直接感受O型密封环所受的应变状态，但是在O型密封上安装应变片存在精度与工艺的问题，且由于O型密封环的高温与辐射影响，将无法保证应变片的测量准确度、甚至会导致应变片完全失效；而应变片在O型密封环上的粘接工艺、现场安装的引线问题都无法解决；因而应变片监测法实际无法实施。主螺栓伸长量监测的设想，需要人工定期测量，不仅测量结果受人为因素影响、准确度有限，而且对操作人员的身体有危害，难以被用户接受。因此这两种密封状态监测的设想，都没有得到实现。

因此需要探索切实可行的密封状态监测的测试新方法，以满足核电领域对智能密封技术的发展需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于，融合应变和螺栓伸长量监测两种思路的优点，提供一种核反应堆压力容器O形密封环密封状态的智能监测方法，以既满足测量精度要求，又安全可靠、安装方便，从而实现将泄漏参数被动的事后报警、变为密封状态主动的事前预警的目标。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

核反应堆压力容器O形密封环的密封状态在线监测方法，该方法为：

在核泄漏发生前，测量O形密封环中的密封结构间隙，即测量上法兰和下法兰密封面之间结构间隙H；

利用O形密封环的密封状态与其弹性变形量、以及上法兰和下法兰密封面之间的结构间隙H之间存在的对应关系，通过监测上法兰和下法兰密封面之间的结构间隙H，评估O形密封环的密封状态；

若O形密封环的密封性能状态良好，则结构间隙H处于相对平稳的状态，O形环保持在其一定压缩量以内；若O形密封环的回弹量增大、密封性能退化时，法兰密封面之间的密封间隙H增大；

从而据此通过实时监测结构间隙H、对O形密封环的密封性能进行评估，从而将压力容器的泄漏状态监测改为密封状态监测，将泄漏发生的事后报警改为事前预警。