立项背景及意

核电站反应堆控制棒组件（Rod Cluster Control Assembly，以下简称RCCA）作为控制反应功率的关键部件，由于长期处于高温、高放射性、往复机械运动的特殊工况下，易产生金属材料热老化现象、接触磨损、肿胀开裂等情况，对电站安全运行产生重大威胁

核电站对检查技术要求主要基于控制棒组件运行状况及国内外事件的经验反馈，没有明确的法规、规范指导检查，为了及早了解和跟踪产生的缺陷和缺陷发展的状况，检查装备需具有较高的检验精度和抗高温、抗强辐射性能。此外，整套检查设备及其零部件需能满足乏燃料水池单泵单冷运行模式下的温度要求。此种高温辐射环境下，一方面对设备及零部件的适应性提出更高的要求，另一方面温度变化对系统检查精度产生重要影响

项目成果的研究具有如下作用意义

1) 开展国内外反应堆控制棒组件在役检查技术调研，控制棒壁厚测量、磨损分析、肿胀和裂纹分析等检查技术方法的研究，针对微米级薄壁厚测量精度优化方法的研究及测试，以及设备匹配性能，工艺方法的优化等研究，对促进我国控制棒组件检查技术进步、缩小与先进技术国家的差距具有重要意义

2) 通过研制适用于反应堆控制棒组件在役检查专用自动化扫查工具及带人工缺陷的反应堆控制棒标定组件和性能验证组件提高了我国核电在役检查设备设计制备水平，以及在役检查技术的核心竞争力

3) 优化核电站大修RCCA检查的工艺流程，降低了操作风险，可在一定程度上有效减少检查所占用的大修窗口时间

4) 进行核电站反应堆控制棒组件在役检查结果与其它检查方法结果的比较、分析，并开展一定的试验研究，完成检验与其它检验结果的比较和分析报告，比较系统地对检查设备进行测试，从而确保对现场检查的适用性，为今后开展同类型RCCA检查现场服务提供参考

主要科技创

项目技术创新点可总结为以下几点

1) 研制出国内压水堆核电站首套适用于反应堆控制棒组件检查专用自动化检查系统，并成功应用于核电站多台机组的在役检查工作。该套检查系统具有成本低、适应性强、强抗机电干扰、信号降噪能力，可在一个检查方向上同时进行两种检查方法的数据采集，解决了在乏水池单泵单冷运行模式下温度变化对检查精度产生的重要影响

2) 自主设计制备了高精度的系统专用标定组件和验证组件。建立了较为严格的标定和验证体系，使得检查系统的测量精度达到且部分指标超过国内外同类水平

3) 采用模块化设计与电厂抓取工具匹配的标定组件快速接头和导向装置。这种匹配性设计方案，使得现场无需更换特制抓取工具，便于优化检查工艺关键步骤、避免异物坠落等风险，大大提高检查效率

4) 开发出了整套实用在役检查工艺。工艺的适用性强，已成功应用于现场检查中，建立的数据库管理系统，能高效管理数据分析结果，并解决了现场检查与历史结果参考比对的问题，可为后续电站的在役检查及检查规范的建立提供参考

与当前国内外同类技术主要参数、市场竞争力的比

与国内外同类技术相比较，有以下特点

1) 检查系统功能全面，适应性强。适用于国内乏燃料水池单泵单冷运行模式下高温辐射环境，系统能实时补偿温度变化，以消除对检查精度的影响

2) 检查系统检验能力和检查精度高。采用了专门设计的标定和验证组件，制定了严格的标定和验证体系，加上实时温度补偿方法，使得检验能力和检查精度均较高

3) 检查装置的匹配性设计使得检查工艺关键步骤的更趋于优化合理，不仅提高了在役检查的安全性能，还显著提高了检查效率，减少了占用大修窗口的时间和人员受照射剂量

相应的技术参数对比参见表1

表1技术参数对

经济与社会效

项目自2013年底成功研发应用以来，截止2019年底共计完成广东大亚湾基地、辽宁红沿河基地、福建宁德核电基地14次大修RCCA检查，检验控制棒组件600余组，14800余根控制棒，实现经济效益总额2357万元，节支总额计607万元

项目的自主研制费用约为500万元，同类比较引进国外同类设备可节约成本350万元，此外，后续对人员培训费用节省计97万元，以及生产采购备件、耗材类物资节省成本计160万元，共可节支总额计607万元。经济效益计算见下表2

表2经济效益计

其中2018至2019年完成4次大修RCCA检查，计166组3984根控制棒，两年来累计取得经济效益约690万元，培养高级工程师以及工程师等科技人员35人

从现场的使用情况以及数据分析结果表明设备具有良好的工程应用性，基本解决了引进国外成套检查装备价格昂贵、培训学习费用高、维护成本高、适用改造难度高的问题

项目成果曾荣获2014年度苏州热工研究院科技成果一等奖

新形势下众多核电站安全、可靠运行对核电站役前检查和在役检查提出了更高的要求，项目的控制棒在役检查系统和检查技术可用于核电站关键部件的零点检查和大修在役检查，提高国内核电站安全、可靠运行水平，并在一定程度上有效减少操作风险和大修检查窗口时间，因此项目成果具有很好社会效益和实用推广前景

项目成果的应用前景主要有

1）国内在建、在运核电机组、核电设备制造厂、小型反应堆、研究堆检查

2）国内外二代、三代核电站反应堆控制棒组件在役检查

3）核电站反应堆控制棒组件服役前的零点检查

4）核电站反应堆控制棒组件在役检查技术的能力验证