中核武汉副总工程师、中核集团科技带头人聂勇：《核设备无损检测新技术研发及应用》

　　各位领导，各位嘉宾，上午好。我是来自中核武汉，是中国核电下面的一个成员单位，我们主要从事核电的一些检测运行服务、运行技术支持方面的一些工作，实际我们是一个叫检测认证机构的一个用户，也是一个用户，作为用户来作为今天的一个汇报。

　　我汇报的内容主要是从检测的角度，就是核设备的检测角度，怎么保证核设备的安全角度来做一个汇报，因为时间关系我就重点介绍一下我们核电的一些整体情况，我们检查的一些要点和范围。我中间的具体细节我就跳过去，PPT也多了，我就跳过去，谢总到8分钟提醒我一下。

　　从我们检测技术来看，我们大家可以看一下这张图，也是为核电做个宣传。核电实际上说起来比较简单，现在目前核电的设计是非常安全的，这是我们通常说的反应压力容器，这里面装的是核燃料，通过裂变反应以后，它的热从管道出来以后到蒸汽发生器，蒸汽发生器加热以后形成蒸汽，蒸汽从二回路，蒸汽到气溶机去发电，完了以后冷却剂再从主泵回来以后再到压力容器再进行加热，这是一个封闭的循环。通常说的我们核电安全保证是有三道屏障，第一道屏障燃料组件不是裸露在外面的，它是包在一个比较高合金的管道里面，只要没有损坏也是不会泄露的。第二个就是我们这道屏障，我们这一道屏障，重要屏障就是一回路的水全部包围在密闭空间里面，这是第二道屏障。还有一道屏障是外面的钢丝安全壳，一米多厚，这是保证安全的第三道屏障，这是我们通常说的三道屏障。

　　我们的工作主要是保证第一回路压力边界的完整性，我们检测比较简单来说，就是靠一回路压力边界的完整性。采用的方式通常是采用一些常规物质检测方式进行检测。刚才提到其中一个重要的检测就是我们的反应压力容器，反应压力容器检测包括反应压力容器的顶盖螺栓，然后顶盖，还有底下的贯穿件，还有整个反应堆压力容器本体的整个检查，这是我们压力容器检查的一个方式。这种方式因为它是放射性的情况下，在检验过程中是不能接触的，尤其是在水下，所以我们完全采用的全自动的一个检测方式，主要是采用超声检测的方式。

　　第二个重要设备就刚才前面提到的很高的一个蒸馏发生器检查，蒸馏发生器检查也是最薄弱的环节我们认为，我们这个检查是最频繁的。主要检查的范围是它的传热管，现在目前检查都是采用的爬行机器人，加上我们的全自动采集系统，涡流检查系统对它进行检测。现在检查只是操作人员在现场，剩下的人员我们通过数据中心在武汉分析，我们还是用数字形态分析平台在武汉分析，这样就保证分析效率的提升，以及我们分析的结果的可靠性，减少现场人员。这里是采用全自动的爬行，在管道爬行，自动找管位。我们的管子最多的是10025根，少的话有4000多根管子，检查的话量比较大，所以全是采用的自动检查方式，数据传回到武汉进行综合分析。

　　这两个重要设备就介绍完了，因为我这个PPT主要是介绍新的技术，目前来说采用的比较常规技术，像自动检查，像数据分析这个过程。

　　从新技术来看，我们实际上是在常规技术基础之上，常规的技术我们通常来说比较经典的就是超声检查技术，像超声用的比较多，2万赫兹以下的叫声波，2万赫兹以上的都是超声波，这种超声波是比较经典的超声波，通过探头发射，传感器发射，然后回波，有缺陷就反射回来。第二就是我们的电磁感应的涡流检测技术。第三个射线检测，射线检测我们可能都比较了解，有缺陷的话就渗透进去，然后把它吸出来就可以做缺陷检测。最后一个就是我们常规讲的磁粉检测，也是对铁生(音)材料的检测技术。所以通常来说超声波射线是对全体检查的，其他的方法是对表面或者基本面进行检查的一项技术。通常来说我们现在的技术，为了提升我们检测的可靠性，还做了新的一些技术探索和研究。这地方指的新技术不是说做一些原理性研究，实际上我们在其他行业用的比较多的，为什么叫新技术?主要是我们核行业里面用的时候，不是说一有技术就要用，还要经过一些叫我们的一个检测认证，因为我们核设备的检测认证里面还有一个认证的特点，要国家核安全局的许可授权，除了我们刚才提到的SLAS(音)有实验室认可以后，还要加核安全局的授权。

　　另外一个还要验证，就是我们要把每项检查技术要做能力验证(音)，就是我这个新技术出来以后，不是说直接用，能力验证和SLAS实验室能力验证比较相近，但是可能更全一点，所有的方法都要进行验证。通常来说现在新的技术有两大类，比较主要的技术，声学检测技术、超声检测技术是比较多的。第二个就是电磁检测，这两个是目前来说国际上或者国内研究热点比较多的一项技术。第三个就是射线检测的技术，第四个是其他的一些叫红外热波的检查技术。

　　因为时间关系我简单过一下，我们现在的超声检查技术，实际上就是通常的医用B超、彩超技术。以前的镜面都是一个整体的，现在把它切割成很多，灵活性更多，呈现方式也比较多，这些方式更有利于我们设备的快速检查和成像。

　　我们的成像方式，以前的技术只有脉冲回波这些显示。目前来说，现在两大技术我们拉一遍走一遍，整个缺陷很快就显示出来了，这是我们两大技术。这是我们在气动机叶片里面，次磨机(音)叶片里面检测时发现的缺陷，通过相互认证(音)的检查技术，因为这地方的移动比较难，所以我们采用相互认证来实现检测。这是当时发现解剖以后细小的缺陷。我们打开以后，今天看来只有一到两个微米的间隙。这个以前检查10分钟的渗透，结果我们发现检测不出来，我们把这个试片(音)泡了一晚上才检查出来，超声检测还是比较灵敏的。

　　第二个这是我们现在最新的，叫全矩阵全聚焦的，这个我们简单过一下，它是一个镜面发射，轮流所有镜面来接收，这样就成像的分辨率更高一点。比如说以前成像只能模糊看到这个端点，全聚焦的话可以看到细节的端面，就是更灵敏或者分辨率更高的一个方式。以后我们会在核设备的其他检测中用上去。另外进行缺陷的深度、高度测量的时候，有一项技术我们需要测量缺陷的高度，衍射时差法是比较有效的方式，可以测量出这两个端点的信号。我们需要知道这两个端点到底是什么情况，然后进行跟踪，它是不是可以接收或者满不满足要求。如果是扩展的话，第二点也可以监测到，这是我们比较通用的，后续能用的一个方式。这是我们在顶盖里面做了一个检查技术，要测量管壁上的裂纹宽度，采用衍射时差法来进行检测。这是我们的定量技术，因为压力容器检查的话，壁厚都是150左右，所以我们需要对裂纹进行高度测量，高度测量的话我们通常采用的一个端面衍射，以前是回波信号，现在我们采用的衍射信号，比较准确测量它的高度，主要分析是不是满足要求，要进行端的计算。

　　我们前面提到的一些检测技术有些速度比较慢，以前的技术检测一个小的管道，10毫米左右的一个管径，里面要检查缺陷的话，它是采用探头螺旋旋转的方式进行检查，这种方式比较慢。现在采用的是电子旋转，就探头里面它不是机械旋转，靠晶片电子旋转，这样的速度更快一点，也满足一样的一个成像要求。这是我们后面的电磁检查，这个能够实现蒸发器传热管快速成像的检测。

　　圆柱是展开图，以前都是要旋转的，涡流检测也是靠电子旋转，这样速度更快一点，灵敏度会更高一点，然后适合于我们的快速的对缺陷进行定性，进行检查。那么成像也是比较快，可以进行三维成像，如果有缺陷的话，你看出来有红点或者有风的地方，就是有缺陷的地方，这个很明显的能识别出来。

　　另外一个就是我们交流电的信号，前面说测阻抗信号。现在我们要测磁感应强度，这是另外一个方式，这种方式主要是对表面裂纹，表面不太规整的缺陷，里面存在缺陷了，我用交流电磁场的方式更容易测试缺陷，这是我们刻的槽，这上面有很多缺陷，比较明显地测出来。

　　另外，刚才前面介绍了我们蒸汽化的传热管检查，就是目前来说采用全自动的方式实现的，以前都是手工的，每根管子检查，4000根到1万根，每个管子都手动检查，现在采用全自动的检查。还可以使用自动采集的方式。自动采集完了以后，我们后面还有一个叫对缺陷的自动分析，因为以前它一根管子就是很快一分钟两分钟检查完了以后，我们检查几千根管子分析量很大，分析量很大的话，然后就为了提升它准确性和可靠性，减少人力，所以我们尽快把它做成自动，这样提升我的效率。

　　通过我们的一些算法，把一些规则的信号做一些规则的算法，就给它一个规则，哪些数据是缺陷的特征，哪些是属于非缺陷特征，经过算法以后来提取我的缺陷信号，这是我们现在目前做的一些技术。这是我们通过自动筛选以后，很快。以前人工分析可能要一两分钟，现在自动分析就是一个10秒，几秒钟就完成了，大大提升了效率，而且它的可靠性也更高一点，然后人员核对以后就更容易了。

　　另外一个就是我们现在做了一些叫探头，探头以前都是一个叫有线圈式的，现在我们做的探头可以做成印刷板，印刷电路式的，就这个线圈不是缠出来的，而是靠印刷电路印刷出来的一些线圈，这样的话就提高它的叫柔韧性，各种表面都可以使用，它复杂曲面也可以使用，但这个唯一的缺点就是它的频率比较高一点，因为它的线圈比较少，匝数比较少，频率比较高一点。

　　另外我们通常摄影检查也是正在做的一些，以前都是叫胶片成像的，目前来说都是数字成像，我们通常成像DR/CR，就直接成像和计算机辅助成像两种方式来进行成像。这种方式就是可以实现自动检查。这是一个扫刷(音)器，带我的摄像员在中间，然后进行底片进行数字成像，DR成像。DR成像目前来说在我们河道里面没有用，但是我们在常规道(音)里面已经用的比较多了。

　　目前来说人工判片，眼睛看，人员技能要求比较高，目前来说采用的一种方式就是用自动识片的方式。自动识片的软件已经完成了。另外还有深挖测(音)对裂纹的检测，红外热成像也可以对裂纹进行检查。我们现在正在做的激光散斑，全用光学的计算来进行检测，这样非接触，也比较快一点。这是我们的导播，以前导播可以传播10米，几十米的检查，这样就更快速的发现缺陷。还有一个非线性超声减压器技术，可以对缺陷的材料性能变化做些检测。另外一个是磁阻射传感器也在做一些研究，这是做了一些实验，发现比较小的缺陷。

　　最后总结一下，我们现在来做一个展望。目前来说我们重点是在中间那个区域，我们叫宏观裂纹区域的检测区域，另外还有裂纹膜层(音)前的检查，还有正在做裂纹扩展的监测，目前重点还是在这一块，主要为了高可靠性的检查技术，机器人、数字化技术、自动分析这方面技术的一些研究和扩展。

　　因为时间关系我就讲这么多，谢谢大家。