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[摘 要]本文针对不同放射源检测特点的分析，并根据核电站稳压器役前射线检测要求，制定了使用Co-60源进行稳压器筒体焊缝射线检测的技术工艺，为宁德一期核电站1号机组稳压器射线检测工作提供了有利的技术支持。
[关键词]役前检查；Co-60射线检测；射线检测技术
中图分类号：T107 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）13-0220-01
1 前言
根据《压水堆核电站核岛机械部件在役检查规则（RSEM）》[1]要求，核电站的部件和设备在安装与整机调试后，需对机组内部件、设备或系统进行一次完整性检查，称为投入运行前的第一次全面检查，即役前检查。检查结果提供初始状态下数据， 可与核电站设备制造厂的部件制造阶段所得检查记录进行比较，为核电站设备的在役检查提供原始资料和比较依据。稳压器射线检查作为役前检查中的重要检查项目，因其技术难度大、实施风险高，因而成为整个役前检查中的重点关注项目之一。
宁德一期核电站1号机组稳压器是一个立式圆筒，上、下部为椭圆形封头，高约13m，直径约2.5m，净重约79t，其结构见图1。稳压器筒体焊缝射线检测内容及尺寸见表1。
2 稳压器筒体焊缝射线检测技术要点
2.1 稳压器筒体焊缝射线检测的难点
由于稳压器透照焦距比较长（1152mm）、实际透照厚度大以及透照厚度不均匀等特殊特点，使其与一般容器的射线检测技术存在差异性，如何选用放射源进行透照成为稳压器焊缝射线检测的难点。
射线探伤常用源有X射线和γ射线源两类。与X射线检测相比，γ射线检测具有探头尺寸小，能量适中、比活度高和操作灵活等优点。且其性能稳定， 无需电源和冷却系统， 可以连续工作， 不受温度、压力和磁场等外界条件影响。设备体积小、重量轻、携带方便，可用于X射线机管头无法接近的现场。所以核电站役前检查射线检测主要使用的是γ射线检测。
经过实际检测表明，使用Ir-192射线源透照会产生如下问题：透照时间过长（源强为2.96×1012Bq时，稳压器上封头与筒体连接环焊缝的透照时间长达36小时，不满足RCCM MC3142规定[2]：使用Ir-192射线源的透照时间不超过12小时）；底片灰雾度增大，降低了灵敏度；延长透照时间带来的辐射防护难度增加等。因此Ir-192射线源不适用于稳压器焊缝检测，需考虑能量更高的C0-60源。同Ir-192源相比，Co-60源具有更硬的线质，并且受检焊缝厚度正处于其可检范围之内；使用Co-60源可以较大幅度减少透照时间（源强为2.96×1012Bq时，透照时间为7小时左右）；虽然较之使用Ir-192源，不清晰度增加，但可以使用不锈钢增感屏替代铝增感屏进行补偿，清晰度比铝屏底片高，相应获得了更高的灵敏度。因此，在满足规范要求的前提下，稳压器焊缝射线检测采用Co-60源[3]。
2.2 检测技术特点
2.2.1 透照方式
根据被检对象的规格、几何不清晰度等因素选择合适的透照方式，稳压器筒体焊缝采用中心曝光透照方式。
2.2.2 几何不清晰度
因序号1焊缝水平，故在焊缝所在圆平面中心放置源时，裂纹检出角θ最小，缺陷检出率较高，取源尺寸为Φ3.8×4.5mm，则其几何不清晰度[4]：
由于序号2、3 和4 中的焊缝分部在同一球面上，焊缝垂直于球心径线，故源放置于上封头球心位置进行中心透照全景曝光时，缺陷检出率较高，上封头球心内径为1098mm，其几何不清晰度相同：
序号5 中焊缝为垂直方向，应该尽可能的提高焦距，由于受到电加热元件支撑板的遮挡，故最合适的位置为取样管下部，源位置为球心下部330mm，偏心透照轴向曝光，透照厚度为80+6（堆焊层）=86mm 故取焦距为：
上诉几何不清晰度均满足RCCM 规定的几何不清晰度小于0.6 的要求。
2.2.3 增感屏、滤光板及背屏
使用双胶片技术，所选用的增感屏表面应保持干净、光亮和无划痕。使用的增感屏材质为不锈钢，厚度为0.25mm。
背屏通常采用一个厚度为1.5mm-2.5mm的铅制字母“B”，放置在暗盒与背屏之间，以确定背散射防护效果。
滤光板由一层薄铅板制成，它放置在需射线照相的部件与装有胶片和增感屏的暗盒之间。RCCM MC3147.2规定：对于低合金钢厚度超过60mm，可使用厚度为2的铅制滤光板，其上还应钻有2个直径3mm 的孔。
2.2.4 像质计：
像质计均放置于片侧，每隔120°均匀等间距布置，使用F标记，同样的，经过在片侧和源测对比验证满足RCCM 要求后，片侧像质计提高一个等级，现场采用孔型像质计，可知项目1、2、3、4中像质计灵敏度为H10（第5 孔），像质计最小可见孔径为1.00mm，像质计型号为H9。项目5 中像质计灵敏度为H11（第4 孔），像质计要求最小可见孔径为1.25mm，像质计型号为H9。
2.2.5 胶片布置
根据RCCM MC3312.4规定，使用Co-60透照时，采用C1和C2型胶片系统，实际采用AGFA D3 胶片，属于C2类，符合要求。
对于序号1，取胶片尺寸为400×150mm，搭接长度要求至少20mm，故布片所需张数为[4]：
对于序号2、3、4、5，泄压管嘴、喷淋管嘴、3 个安全阀管嘴与上封头连接焊缝采用96°的弧形规格胶片，布置4张；稳压器上封头与人孔连接焊缝采用56°的弧形规格胶片，布置8张；下封头与波动管连接焊缝采用56°弧形规格胶片，布置7张。
3 检测结果与分析
根据以上工艺，对宁德一期1号机组稳压器筒体焊缝进行射线检测，黑度和像质剂灵敏度均满足规范要求，未发现不可接受缺陷。实践结果表明，该工艺所获得的检测结果真实、可靠，能够完全满足标准规范的要求，为核电站安全运行提供有力保障。Co-60源稳压器筒体射线检测熟练运用还将为后续在役检查赢得时间，减少环境影响，降低工作人员受照剂量。
参考文献
[1] RSEM（1997版+2000补遗）[M]，压水堆核电站核岛机械部件在役检查规则.
[2] RCCM（1997版+2000补遗）[M]，压水堆核岛机械设备设计和建造规则.
[3] 李苏甲，孙孝友， 对接焊缝检验中_60_Co源替代_192_Ir源的可行性试验[J]，核动力工程，第16卷第1期，1995.
[4] 强天鹏，《射线检测》[M]，北京：中国劳动社会保障出版社，2007.
作者简介
黄少衡，1983年出生，工程师，主要从事核电站役前检查工作。
[关键词]役前检查；Co-60射线检测；射线检测技术
中图分类号：T107 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）13-0220-01
1 前言
根据《压水堆核电站核岛机械部件在役检查规则（RSEM）》[1]要求，核电站的部件和设备在安装与整机调试后，需对机组内部件、设备或系统进行一次完整性检查，称为投入运行前的第一次全面检查，即役前检查。检查结果提供初始状态下数据， 可与核电站设备制造厂的部件制造阶段所得检查记录进行比较，为核电站设备的在役检查提供原始资料和比较依据。稳压器射线检查作为役前检查中的重要检查项目，因其技术难度大、实施风险高，因而成为整个役前检查中的重点关注项目之一。
宁德一期核电站1号机组稳压器是一个立式圆筒，上、下部为椭圆形封头，高约13m，直径约2.5m，净重约79t，其结构见图1。稳压器筒体焊缝射线检测内容及尺寸见表1。
2 稳压器筒体焊缝射线检测技术要点
2.1 稳压器筒体焊缝射线检测的难点
由于稳压器透照焦距比较长（1152mm）、实际透照厚度大以及透照厚度不均匀等特殊特点，使其与一般容器的射线检测技术存在差异性，如何选用放射源进行透照成为稳压器焊缝射线检测的难点。
射线探伤常用源有X射线和γ射线源两类。与X射线检测相比，γ射线检测具有探头尺寸小，能量适中、比活度高和操作灵活等优点。且其性能稳定， 无需电源和冷却系统， 可以连续工作， 不受温度、压力和磁场等外界条件影响。设备体积小、重量轻、携带方便，可用于X射线机管头无法接近的现场。所以核电站役前检查射线检测主要使用的是γ射线检测。
经过实际检测表明，使用Ir-192射线源透照会产生如下问题：透照时间过长（源强为2.96×1012Bq时，稳压器上封头与筒体连接环焊缝的透照时间长达36小时，不满足RCCM MC3142规定[2]：使用Ir-192射线源的透照时间不超过12小时）；底片灰雾度增大，降低了灵敏度；延长透照时间带来的辐射防护难度增加等。因此Ir-192射线源不适用于稳压器焊缝检测，需考虑能量更高的C0-60源。同Ir-192源相比，Co-60源具有更硬的线质，并且受检焊缝厚度正处于其可检范围之内；使用Co-60源可以较大幅度减少透照时间（源强为2.96×1012Bq时，透照时间为7小时左右）；虽然较之使用Ir-192源，不清晰度增加，但可以使用不锈钢增感屏替代铝增感屏进行补偿，清晰度比铝屏底片高，相应获得了更高的灵敏度。因此，在满足规范要求的前提下，稳压器焊缝射线检测采用Co-60源[3]。
2.2 检测技术特点
2.2.1 透照方式
根据被检对象的规格、几何不清晰度等因素选择合适的透照方式，稳压器筒体焊缝采用中心曝光透照方式。
2.2.2 几何不清晰度
因序号1焊缝水平，故在焊缝所在圆平面中心放置源时，裂纹检出角θ最小，缺陷检出率较高，取源尺寸为Φ3.8×4.5mm，则其几何不清晰度[4]：
由于序号2、3 和4 中的焊缝分部在同一球面上，焊缝垂直于球心径线，故源放置于上封头球心位置进行中心透照全景曝光时，缺陷检出率较高，上封头球心内径为1098mm，其几何不清晰度相同：
序号5 中焊缝为垂直方向，应该尽可能的提高焦距，由于受到电加热元件支撑板的遮挡，故最合适的位置为取样管下部，源位置为球心下部330mm，偏心透照轴向曝光，透照厚度为80+6（堆焊层）=86mm 故取焦距为：
上诉几何不清晰度均满足RCCM 规定的几何不清晰度小于0.6 的要求。
2.2.3 增感屏、滤光板及背屏
使用双胶片技术，所选用的增感屏表面应保持干净、光亮和无划痕。使用的增感屏材质为不锈钢，厚度为0.25mm。
背屏通常采用一个厚度为1.5mm-2.5mm的铅制字母“B”，放置在暗盒与背屏之间，以确定背散射防护效果。
滤光板由一层薄铅板制成，它放置在需射线照相的部件与装有胶片和增感屏的暗盒之间。RCCM MC3147.2规定：对于低合金钢厚度超过60mm，可使用厚度为2的铅制滤光板，其上还应钻有2个直径3mm 的孔。
2.2.4 像质计：
像质计均放置于片侧，每隔120°均匀等间距布置，使用F标记，同样的，经过在片侧和源测对比验证满足RCCM 要求后，片侧像质计提高一个等级，现场采用孔型像质计，可知项目1、2、3、4中像质计灵敏度为H10（第5 孔），像质计最小可见孔径为1.00mm，像质计型号为H9。项目5 中像质计灵敏度为H11（第4 孔），像质计要求最小可见孔径为1.25mm，像质计型号为H9。
2.2.5 胶片布置
根据RCCM MC3312.4规定，使用Co-60透照时，采用C1和C2型胶片系统，实际采用AGFA D3 胶片，属于C2类，符合要求。
对于序号1，取胶片尺寸为400×150mm，搭接长度要求至少20mm，故布片所需张数为[4]：
对于序号2、3、4、5，泄压管嘴、喷淋管嘴、3 个安全阀管嘴与上封头连接焊缝采用96°的弧形规格胶片，布置4张；稳压器上封头与人孔连接焊缝采用56°的弧形规格胶片，布置8张；下封头与波动管连接焊缝采用56°弧形规格胶片，布置7张。
3 检测结果与分析
根据以上工艺，对宁德一期1号机组稳压器筒体焊缝进行射线检测，黑度和像质剂灵敏度均满足规范要求，未发现不可接受缺陷。实践结果表明，该工艺所获得的检测结果真实、可靠，能够完全满足标准规范的要求，为核电站安全运行提供有力保障。Co-60源稳压器筒体射线检测熟练运用还将为后续在役检查赢得时间，减少环境影响，降低工作人员受照剂量。
参考文献
[1] RSEM（1997版+2000补遗）[M]，压水堆核电站核岛机械部件在役检查规则.
[2] RCCM（1997版+2000补遗）[M]，压水堆核岛机械设备设计和建造规则.
[3] 李苏甲，孙孝友， 对接焊缝检验中_60_Co源替代_192_Ir源的可行性试验[J]，核动力工程，第16卷第1期，1995.
[4] 强天鹏，《射线检测》[M]，北京：中国劳动社会保障出版社，2007.
作者简介
黄少衡，1983年出生，工程师，主要从事核电站役前检查工作。