关于核电压力容器设备可靠性的研究
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摘 要：当前，对核能利用是否安全的关键就在于核设施是否可靠，以及可靠的程度核对核设施运行的监管质量上。压力容器是核电厂中的一个关键设备，其运行的性能对核能发电的安全有着直接的影响。因此，本文主要以核电厂的立式充水罐为例，从设备功能分解、可靠性建模两个方面进行了分析探讨，以使核电设备的安全性得到保证。
关键词：核电压力容器;设备;可靠性
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.17.170
0 引言
随着社会经济的不断发展，人们在生存生活方面需要的能源会越来越多，因此，人们开始了对清洁能源的探索，以实现节能环保，并获得可持续发展。在这个过程中，核能由于其自身的优势，尤其是能源经济性较高，并具有环境友好性，使其成为当前解决人类面临的能源问题的一种重要的途径。但是，核能在人们研究利用的过程中，既为人们的生产生活提供了方便，为人们带来一种清洁能源，又使人们遭受核事故带来的灾难。不过，在各国核领域专家不断对核能的利用进行深入研究的基础上，当前已经逐渐的解决了核反应理论上的难题，当前，对核能利用是否安全的关键就在于核设施是否可靠，以及可靠的程度核对核设施运行的监管质量上。压力容器是核电厂中的一个关键设备，其运行的性能对核能发电的安全有着直接的影响。此外，可以使用多种方法来评估压力容器的性能，文章在评估核电压力容器性能的过程走主要从可靠性的方面来制定方案，从而有效保障核电设备的设计与制造的质量。
可靠性主要是指在规定的条件下，产品在一定的时间内执行所要求的功能的能力。当前，在多个领域都应用了可靠性概念，比如汽车、电子产品等。近些年，在核电产品的设计中也逐渐的引入了可靠性概念，使核电产品的设计与制造的质量在一定程度上有了保障。与常规的电子产品相比，核电压力容器由于在结构及功能上都有其特殊的性能，因此，分析其可靠性的思路和方法存在着很大的差异。本文主要以核电厂的立式充水罐为例，从设计角度分析压力容器的可靠性。
1 设备功能分解
（1）产品结构树。组成充水罐结构的部件非常多，为了使可靠性分析的开展更加顺利、方便，首先，生成以可靠性分析为基础的产品结构树。相较于产品的组成结构，产品结构树具备下面几个方面的特点：第一，不包含不具备特殊功能以及结构的紧固件和标准件;第二，不包含不利于产品正常功能或性能的部件;第三，一些部件虽然所处位置不同，但是所具有的功能可能相同，对于这类部件，可以对其进行合并。
充水罐就是根据其具备的结构特征来对产品结构树进行确定。对可靠性展开分析，产品结构树是一个重要的基础，利用构建结构树，就能够构建起可靠性分析的基本框架构建，以后在分析产品结构的可靠性时就能够通过结构树的脉络来进行。
（2）工况和环境分析。充水罐的运行和使用条件是重要的设计参数，也是进行可靠性分析的众多环节中非常重要的环节，其规定是在设计规格书中作为设计输入。在分析设备的故障模式时，要全面考虑到设备运行工况以及运行环境。
核电厂充水罐的工况通常分为设计、试验与使用三种，其中，使用工况又分为三种，即正常工况、事故工况与预计运行事件。
分析环境条件主要包括以下方面，设备在运行期间环境的温度、湿度，以及一些外部条件，比如工作介质等。
（3）维护条件。对于绝大多数核电压力容器来说，都属于静设备，不可维修，这也是核电压力容器进行可靠性分析时与其它的产品存在的不同。但是，为了使充水罐的可靠性得到保证，在进行设计时，要进行在役检查，使产品能够保证全寿期都可靠运行。
（4）功能分解。充水罐主要有两个方面的功能，第一，儲存去离子水，为补充换热介质提供方便，能够保证时刻向反应堆压力容器内进行补充;第二，使罐体的结构保证完整，使核电厂内部管路及设备能够保证稳定。正是由于充水罐具有以上两种功能，在进行可靠性分析时，需要在功能方面，对充水罐进行分解。
2 可靠性建模
对产品进行分析时，可靠性建模与预计也是非常重要的环节。进行可靠性分析包括多个流程，其中的一个基本流程就是以可靠性建模为基础，对数据进行分析，然后对产品的可靠性程度指标进行预计并评价。在产品从研制到生产使用的整个过程中，都贯穿着可靠性数据分析，此外，在对产品进行研制的过程中开展的可靠性工程活动有一定的需求，而可靠性数据分析的任务与目的就由该需求所决定。但是，核电压力容器的产品不能够修复，并且核电产品不同于其它产品，自身具有特殊性，这就决定了对此类产品进行可靠性预计没有太大意义。同时，压力容器类产品缺少相关的可靠性数据，并且样本数量不足，这就决定了可靠性预计的说服力不大。因此，对核电压力容器设备进行可靠性定量评价，其主要目的不是进行可靠性预计，而是考查设备的使用寿命。此外，设备出现故障后，通过进行分析可以将发生故障的原因找出来，并以此为基础，对指导设计的准则进行总结，比如，该筒体就是通过分析得到当前使用的预防措施，如“采用裕度设计原则进行设计”，“合理选材”等。在以后进行设计时，按照这些设计原则进行设计，可以使筒体的设计更加可靠。
3 结语
综上所述，核电压力容器设备与其它类型的设备相比，具有其自身的特殊性，要使设备的设计、制造与运行的质量能够得到保证，并且进行有效的监督，一个有效的方式就是对核电压力容器进行可靠性分析，这个方式也是未来对核电进行设计的一个发展的方向。并且，在核电压力容器的设计及制造中将可靠性概念引进来，能够有效的保证核电设备的安全性。
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