TCNEA-壓水堆鈷靶件規(guī)范編制說明

中國核能行業(yè)協(xié)會標準編制說明（征求意見稿）項目名稱：壓水堆鈷靶件規(guī)范計劃項目代號：主要起草單位：中核北方核燃料元件有限公司2021年6月《壓水堆鈷靶件規(guī)范》編制說明（征求意見稿）工作簡況1、任務來源核能行業(yè)協(xié)會標準《壓水堆鈷靶件規(guī)范》（以下簡稱《規(guī)范》）制定由中核北方核燃料元件有限公司提出，來源于中國核能行業(yè)協(xié)會標準化項目，按照計劃由中核北方核燃料元件有限公司承擔本標準的具體制定工作，參編單位為中廣核研究院有限公司。本標準要求2021年4月底完成標準征求意見稿編制；2021年7月底完成標準送審稿編制；2021年8月底完成標準報批稿編制。2、主要工作過程根據項目要求，中核北方核燃料元件有限公司標準化辦公室組織中核北方冶金研究所、中核北方理化檢測中心、中廣核研究院相關技術人員，成立了標準修訂編制組，討論并明確了成員分工，項目組長：李波，組員：XXX、楊彩霞、XXX、郭洪、姬鵬波、王志斌、申俊華、雷云霞、韓鳳嬌、馬建、魯杭杭。編制組首先制訂了工作計劃和進度安排，確定了編制原則，搭建了標準的基本結構，其次開展了壓水堆鈷靶件的主要功能作用和影響因素的分析，在此基礎上進行了保障技術要求的分析，同時兼顧未來產品發(fā)展的需求、查詢了相關國內標準，確定了保障技術條款的要求，2021年3月完成了“壓水堆鈷靶件”初稿的編制，2021年3月30日至4月20日公司組織專家對初稿進行了函審，項目組根據函審意見修改后于2021年4月底形成標準征求意見稿。3、主要參加單位和工作組成員及其所作的工作等中核北方核燃料元件有限公司承擔本標準的具體制定工作，參編單位為中廣核研究院有限公司。中廣核研究院有限公司對壓水堆鈷靶件所用到的原材料、鈷棒的進行了理論計算、模擬分析，提出了原始技術指標；中核北方核燃料元件有限公司依據中廣核研究院的初步設計，開展了靶件的研制和小批量制造，根據具體的研制和生產情況，提供了鈷粒及其鍍鎳層的技術要求和檢測方法等的指標，并依據制造實際需求和廣泛適用性的要求，對部分技術指標提出了修改意見，經過制造試驗及驗證，在滿足使用功能要求的前提下，本著先進性和經濟性的原則最終確定了廣泛適用的技術指標。標準編制原則和主要內容1、標準編制原則本標準的制定工作遵循“統(tǒng)一性、協(xié)調性、適用性、一致性、規(guī)范性”的原則，本著先進性、科學性、合理性和可操作性的原則，按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第一部分：標準的結構和編寫》給出的規(guī)則編寫。（1）科學性本標準中原材料、鈷粒、鈷棒的檢驗方法參照了EJ/T20145—2016《CANDU-6重水堆用鈷-59調節(jié)棒組件規(guī)范》，重水堆用鈷-59調節(jié)棒組件經多年的入堆輻照經驗，質量可靠，安全性高。同時該標準融合了壓水堆鈷靶件研制過程中設計文件及變更，并通過靶件的研制生產驗證了其科學性。（2）實用性本標準規(guī)定了壓水堆鈷靶件原材料、中間產品、最終產品的技術指標，明確了相應的取樣要求及檢驗方法標準，以統(tǒng)一產品合格性判定的評價標準，使其向科學化、合理化方向邁進，減少評價的主觀性和隨意性，從而達到提高核行業(yè)對鈷靶件產品質量管控水平的目的。2、標準主要內容的依據壓水堆鈷靶件是充分利用壓水堆輻照吸收中子來生產Co-60的控制棒組件。本組件的核心結構為鈷棒部分，鈷棒內部裝填數(shù)個鈷棒節(jié)，鈷棒節(jié)內部裝填鈷粒。鈷棒和鈷棒節(jié)兩者都是由鋯-4合金包殼管和端塞兩端封焊組成的，故焊接密封性直接影響堆內運行的安全性。所以本規(guī)范為了保證組件運行的安全性、經濟性，減少輻照后的放射性廢物的劑量水平，對鈷棒及鈷棒節(jié)制造的原材料和成品的化學性能、物理性能進行了規(guī)定。鈷粒的性能直接影響到鈷源的輻照性能，為了保證輻照后鈷粒具有優(yōu)良的性能，本規(guī)范規(guī)定了鈷粒的各項物理化學性能指標。同時，考慮到出堆后解體的安全性、經濟性等，規(guī)定了鈷粒鍍鎳層的各項性能指標。3、解決的主要問題高比活度的放射源主要依靠進口，目前國內正在進行利用核反應堆進行高比活度的Co-60放射源生產的研發(fā)。壓水堆鈷靶件是充分利用壓水堆輻照吸收中子來生產Co-60的控制棒組件。中核北方研制的13組壓水堆鈷調節(jié)棒組件已交付嶺澳核電站入堆輻照，堆內運行穩(wěn)定，安全可靠，后期壓水堆鈷調節(jié)棒組件將擴大生產規(guī)模。本規(guī)范的制定不但保護了我國壓水堆鈷靶件的自主知識產權，同時對本標準的貫徹執(zhí)行可以保證產品質量和壓水堆生產鈷放射源的安全性和經濟適用性。標準制定過程中解決的具體問題情況如下：1、承制之初，由于壓水堆生產鈷源還處于空白階段，中核北方依據多年制造的重水堆鈷調節(jié)棒組件燒結鈷塊的制造經驗，擬定了燒結鈷粒和鈷粒鍍鎳層的初步技術要求，并聯(lián)合中廣核研究院進行了相關理論分析及驗證試驗，最終確定了合理的技術條件。2、由于鈷粒尺寸?。é?×1.75mm）、數(shù)量多，鈷粒尺寸及粗糙度檢查若采用100%檢查，效率較低。中核北方進行了試驗階段多批次的全檢和檢測數(shù)據的分析，對工藝的穩(wěn)定性進行了評價，依此按照GB/2828.1提出了相應檢驗的抽檢和評級標準，在有效保證產品質量同時兼顧了檢測效率和成本，從鈷粒的裝填狀態(tài)和產品后續(xù)工藝的制造情況，該檢驗要求設置經濟、高效、合理。3、對于鈷粒粗糙度的檢驗，由于鈷粒尺寸小，粗糙度儀無法直接檢測，通過建立鈷粒粗糙度標樣的方式，由具有目視檢驗資質的專檢人員通過與標樣對比的方法進行合格性判定，實現(xiàn)了鈷粒粗糙度的檢測，且檢測效率較高。4、鋯基體管柱面的鈷粒填裝孔排列密集、孔徑小而深度大，精度要求高，加工難度大，加工效率低。中核北方通過加工工藝試驗，得出了不影響產品使用需求情況下的優(yōu)化加工精度、效率組合，提出了經濟合理的加工精度要求，既保證了加工效率及合格率，又不影響產品的功能及使用。5、壓水堆鈷靶件鈷棒內部填充壓力（45bar）遠高于重水堆鈷靶件鈷棒（1bar）的要求，也比常規(guī)的壓水堆燃料棒充氦壓力（20bar）和其它燃料棒充氦壓力（1bar）高出很多。端塞和封頭充氦孔的孔徑設計是保證其充氦壓力和封裝質量的關鍵?？讖酱螅驴讜r容易出現(xiàn)焊漏，孔徑小，容易出現(xiàn)氣脹。中核北方經過系列焊接試驗，最終確定了優(yōu)化的孔徑尺寸，保證了充氦封裝的質量和制造經濟性。主要試驗（或驗證）情況在本標準編制過程中主要參閱了壓水堆鈷靶件研制總結報告和完工報告，并對其相應檢測結果進行了統(tǒng)計分析。同時針對壓水堆靶件研制生產中主要的設計變更：燒結鈷粒和鈷粒鍍鎳層的初步技術要求、鈷粒尺寸粗糙度要求、鋯基體管鈷粒填裝孔加工精度要求、端塞和封頭充氦孔的孔徑設計等進行了檢測數(shù)據統(tǒng)計分析和相應的試驗驗證。通過鈷粒的批量制備試驗和檢測分析，驗證了本標準中鈷粒成分、晶粒度、密度等技術指標的科學性和經濟性；通過批量的芯塊鍍鎳試驗及抽樣檢測，驗證了鍍層技術指標的合理性；統(tǒng)計了100根鋯基體管的鈷粒填裝孔加工及尺寸檢測結果，合理設計了其加工精度；通過同批芯塊尺寸的全檢和多次反復取樣檢測數(shù)據比對，驗證了抽樣方案的置信度。標準中涉及專利的情況本標準不涉及專利問題。預期達到的社會效益、對產業(yè)發(fā)展的作用等情況用壓水堆生產鈷的放射性同位素屬于全國首例，不但可以緩減國內鈷源的缺口，打破國外的壟斷，也給生產鈷源提供了新的思路和方法。本標準的建立，為為壓水堆核電站進行鈷源的生產提供了參照標準和安全保障，為壓水堆鈷靶件的生產制造提供了規(guī)范性指導文件。壓水堆生產鈷源可以帶來一定的收益，提高壓水堆核電站的經濟效益。與國際、國外對比情況國外由于技術保護的原因無相關詳細技術資料，國內在鈷靶件規(guī)范方面僅有重水堆鈷調節(jié)棒組件規(guī)范核行業(yè)標準，由于使用環(huán)境不同，靶件的結構和技術要求不同，有一定的借鑒價值，但不完全適用。本技術規(guī)范具有完全的自主知識產權，已經有產品研制批量生產入堆，技術成熟，處于國內先進水平。在標準體系中的位置，與現(xiàn)行的相關法律、法規(guī)、規(guī)章及標準，特別是強制性標準的協(xié)調性本標準與現(xiàn)行的法律、法規(guī)是統(tǒng)一并相互協(xié)調的。本標準根據鈷調節(jié)棒產品的研制生產經驗反饋制定，部分技術