核电阀门特殊设计及选材要求

核电阀门除了其工况环境错综复杂之外，其输送介质的放射性和温度、压力等级的苛刻性也是很特殊的。核电阀门输送的介质主要为：饱和蒸汽、冷凝水、放射性水蒸汽重水、辐照腐蚀物、放射性介质、稀硫酸和碱液、二氧化碳、钠、氦、油、真空等各种流体介质。根据核电阀门运行的实际工况，核电阀门其技术特点和要求比火力发电阀门更高。核电阀门的技术要求除了常规阀门的技术要求外，还要着重考虑介质中杂质的污染、环境温度、运行温度、环境湿度、放射性、直流电源及电压波动、有关地震和振动条件下稳定性的技术要求、安全等级等等。因此核电阀门的设计就至关重要，核电阀门设计中，主要考虑以下两点：

   1、核电阀门的结构设计
   由于核电系统输送介质大多带有放射性，不允许有任何泄漏，故结构设计中阀门的填料、波纹管、阀座的密封结构设计尤为重要(阀体的形状设计，规定在ASME标准中)。
　　国外，填料一般采用多重密封结构、Ω环密封结构和填料层之间夹碟簧的填料箱密封结构。波纹管一般采用组合波纹管密封结构。对重要的高压阀门，阀座采用锻造结构。此外，阀体与管道的连接采用对接或承插焊接结构。

   2、核电阀门的强度设计
　　核电阀门设计中，强度计算是必不可少的。除常规的强度计算、有限元分析和抗震计算分析外，对核安全1级的阀门，还要求进行：一次薄膜应力的极限计算、一次薄膜应力+弯曲应力的极限计算、与回路启——停循环有关的一次加二次应力变化幅度的极限计算、除回路中启——停工况以外的一次加二次应力的变化幅度极限计算、疲劳性能分析。

   同时，在选择核电阀门的材料时，材料必须具有良好的耐腐蚀、抗辐照、抗冲击和抗晶间腐蚀。一般情况下，要满足以下三点：
   a)承压零件必须采用ASME BPVC-Ⅱ-D-1表2A和表2B中的材料要求
　　b)阀杆和承压螺栓常采用沉淀硬化钢制造
　　c)填料多用石墨纤维、纯石棉或膨胀石墨

　　核电阀门驱动装置的性能和质量非常重要和关键，必须具有安全操作的可靠性，同时，应能承受温度、压力、湿度、辐照、地震破坏、化学污染及所供电源变化的最大值，而且必须在发生失水故障的情况下，仍能在规定的期限内工作(一般标准为14天)。
　　此外，除了驱动装置的电动部件要求用O形密封圈将其与外部环境密封隔离之外，驱动装置的设计者还应考虑核电工况用高压阀门的快速操作问题(一般标准，CL1500的14”以下的阀门，其快速操作时间为10秒)。

   在正常使用核电阀门前，一定要对核电阀门进行试验和检验：
　　a)核电阀门需进行常规的水压试验——壳体试验、阀瓣强度试验、上密封试验、阀座密封试验、填料密封试验;

　　b)对带有执行机构，如电动、气动阀进行抗震试验;

　　c)对所有操作形式的阀门进行静压寿命试验;

　　d)对一回路的重要阀门还必须经过冷态、热态和LOCA事故(即失水事故)的试验。

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