TCNEA-壓水堆鈷靶件規(guī)范編制說明

中國核能行業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)編制說明（征求意見稿）項(xiàng)目名稱：壓水堆鈷靶件規(guī)范計(jì)劃項(xiàng)目代號(hào)：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(jiǎn)況1、任務(wù)來源核能行業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《壓水堆鈷靶件規(guī)范》（以下簡(jiǎn)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(huì)標(biāo)準(zhǔn)化項(xiàng)目，按照計(jì)劃由中核北方核燃料元件有限公司承擔(dān)本標(biāo)準(zhǔn)的具體制定工作，參編單位為中廣核研究院有限公司。本標(biāo)準(zhǔn)要求2021年4月底完成標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿編制；2021年7月底完成標(biāo)準(zhǔn)送審稿編制；2021年8月底完成標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批稿編制。2、主要工作過程根據(jù)項(xiàng)目要求，中核北方核燃料元件有限公司標(biāo)準(zhǔn)化辦公室組織中核北方冶金研究所、中核北方理化檢測(cè)中心、中廣核研究院相關(guān)技術(shù)人員，成立了標(biāo)準(zhǔn)修訂編制組，討論并明確了成員分工，項(xiàng)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(jì)劃和進(jìn)度安排，確定了編制原則，搭建了標(biāo)準(zhǔn)的基本結(jié)構(gòu)，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(chǔ)上進(jìn)行了保障技術(shù)要求的分析，同時(shí)兼顧未來產(chǎn)品發(fā)展的需求、查詢了相關(guān)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，確定了保障技術(shù)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(duì)初稿進(jìn)行了函審，項(xiàng)目組根據(jù)函審意見修改后于2021年4月底形成標(biāo)準(zhǔn)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(dān)本標(biāo)準(zhǔn)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(duì)壓水堆鈷靶件所用到的原材料、鈷棒的進(jìn)行了理論計(jì)算、模擬分析，提出了原始技術(shù)指標(biāo)；中核北方核燃料元件有限公司依據(jù)中廣核研究院的初步設(shè)計(jì)，開展了靶件的研制和小批量制造，根據(jù)具體的研制和生產(chǎn)情況，提供了鈷粒及其鍍鎳層的技術(shù)要求和檢測(cè)方法等的指標(biāo)，并依據(jù)制造實(shí)際需求和廣泛適用性的要求，對(duì)部分技術(shù)指標(biāo)提出了修改意見，經(jīng)過制造試驗(yàn)及驗(yàn)證，在滿足使用功能要求的前提下，本著先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性的原則最終確定了廣泛適用的技術(shù)指標(biāo)。標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容1、標(biāo)準(zhǔn)編制原則本標(biāo)準(zhǔn)的制定工作遵循“統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性、適用性、一致性、規(guī)范性”的原則，本著先進(jìn)性、科學(xué)性、合理性和可操作性的原則，按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第一部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》給出的規(guī)則編寫。（1）科學(xué)性本標(biāo)準(zhǔn)中原材料、鈷粒、鈷棒的檢驗(yàn)方法參照了EJ/T20145—2016《CANDU-6重水堆用鈷-59調(diào)節(jié)棒組件規(guī)范》，重水堆用鈷-59調(diào)節(jié)棒組件經(jīng)多年的入堆輻照經(jīng)驗(yàn)，質(zhì)量可靠，安全性高。同時(shí)該標(biāo)準(zhǔn)融合了壓水堆鈷靶件研制過程中設(shè)計(jì)文件及變更，并通過靶件的研制生產(chǎn)驗(yàn)證了其科學(xué)性。（2）實(shí)用性本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了壓水堆鈷靶件原材料、中間產(chǎn)品、最終產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)，明確了相應(yīng)的取樣要求及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，以統(tǒng)一產(chǎn)品合格性判定的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，使其向科學(xué)化、合理化方向邁進(jìn)，減少評(píng)價(jià)的主觀性和隨意性，從而達(dá)到提高核行業(yè)對(duì)鈷靶件產(chǎn)品質(zhì)量管控水平的目的。2、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的依據(jù)壓水堆鈷靶件是充分利用壓水堆輻照吸收中子來生產(chǎn)Co-60的控制棒組件。本組件的核心結(jié)構(gòu)為鈷棒部分，鈷棒內(nèi)部裝填數(shù)個(gè)鈷棒節(jié)，鈷棒節(jié)內(nèi)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(nèi)運(yùn)行的安全性。所以本規(guī)范為了保證組件運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性，減少輻照后的放射性廢物的劑量水平，對(duì)鈷棒及鈷棒節(jié)制造的原材料和成品的化學(xué)性能、物理性能進(jìn)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(xiàng)物理化學(xué)性能指標(biāo)。同時(shí)，考慮到出堆后解體的安全性、經(jīng)濟(jì)性等，規(guī)定了鈷粒鍍鎳層的各項(xiàng)性能指標(biāo)。3、解決的主要問題高比活度的放射源主要依靠進(jìn)口，目前國內(nèi)正在進(jìn)行利用核反應(yīng)堆進(jìn)行高比活度的Co-60放射源生產(chǎn)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(chǎn)Co-60的控制棒組件。中核北方研制的13組壓水堆鈷調(diào)節(jié)棒組件已交付嶺澳核電站入堆輻照，堆內(nèi)運(yùn)行穩(wěn)定，安全可靠，后期壓水堆鈷調(diào)節(jié)棒組件將擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。本規(guī)范的制定不但保護(hù)了我國壓水堆鈷靶件的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，同時(shí)對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)的貫徹執(zhí)行可以保證產(chǎn)品質(zhì)量和壓水堆生產(chǎn)鈷放射源的安全性和經(jīng)濟(jì)適用性。標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)鈷源還處于空白階段，中核北方依據(jù)多年制造的重水堆鈷調(diào)節(jié)棒組件燒結(jié)鈷塊的制造經(jīng)驗(yàn)，擬定了燒結(jié)鈷粒和鈷粒鍍鎳層的初步技術(shù)要求，并聯(lián)合中廣核研究院進(jìn)行了相關(guān)理論分析及驗(yàn)證試驗(yàn)，最終確定了合理的技術(shù)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(jìn)行了試驗(yàn)階段多批次的全檢和檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析，對(duì)工藝的穩(wěn)定性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，依此按照GB/2828.1提出了相應(yīng)檢驗(yàn)的抽檢和評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，在有效保證產(chǎn)品質(zhì)量同時(shí)兼顧了檢測(cè)效率和成本，從鈷粒的裝填狀態(tài)和產(chǎn)品后續(xù)工藝的制造情況，該檢驗(yàn)要求設(shè)置經(jīng)濟(jì)、高效、合理。3、對(duì)于鈷粒粗糙度的檢驗(yàn)，由于鈷粒尺寸小，粗糙度儀無法直接檢測(cè)，通過建立鈷粒粗糙度標(biāo)樣的方式，由具有目視檢驗(yàn)資質(zhì)的專檢人員通過與標(biāo)樣對(duì)比的方法進(jìn)行合格性判定，實(shí)現(xiàn)了鈷粒粗糙度的檢測(cè)，且檢測(cè)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(yàn)，得出了不影響產(chǎn)品使用需求情況下的優(yōu)化加工精度、效率組合，提出了經(jīng)濟(jì)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(chǎn)品的功能及使用。5、壓水堆鈷靶件鈷棒內(nèi)部填充壓力（45bar）遠(yuǎn)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(shè)計(jì)是保證其充氦壓力和封裝質(zhì)量的關(guān)鍵?？讖酱螅驴讜r(shí)容易出現(xiàn)焊漏，孔徑小，容易出現(xiàn)氣脹。中核北方經(jīng)過系列焊接試驗(yàn)，最終確定了優(yōu)化的孔徑尺寸，保證了充氦封裝的質(zhì)量和制造經(jīng)濟(jì)性。主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）情況在本標(biāo)準(zhǔn)編制過程中主要參閱了壓水堆鈷靶件研制總結(jié)報(bào)告和完工報(bào)告，并對(duì)其相應(yīng)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。同時(shí)針對(duì)壓水堆靶件研制生產(chǎn)中主要的設(shè)計(jì)變更：燒結(jié)鈷粒和鈷粒鍍鎳層的初步技術(shù)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(shè)計(jì)等進(jìn)行了檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和相應(yīng)的試驗(yàn)驗(yàn)證。通過鈷粒的批量制備試驗(yàn)和檢測(cè)分析，驗(yàn)證了本標(biāo)準(zhǔn)中鈷粒成分、晶粒度、密度等技術(shù)指標(biāo)的科學(xué)性和經(jīng)濟(jì)性；通過批量的芯塊鍍鎳試驗(yàn)及抽樣檢測(cè)，驗(yàn)證了鍍層技術(shù)指標(biāo)的合理性；統(tǒng)計(jì)了100根鋯基體管的鈷粒填裝孔加工及尺寸檢測(cè)結(jié)果，合理設(shè)計(jì)了其加工精度；通過同批芯塊尺寸的全檢和多次反復(fù)取樣檢測(cè)數(shù)據(jù)比對(duì)，驗(yàn)證了抽樣方案的置信度。標(biāo)準(zhǔn)中涉及專利的情況本標(biāo)準(zhǔn)不涉及專利問題。預(yù)期達(dá)到的社會(huì)效益、對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用等情況用壓水堆生產(chǎn)鈷的放射性同位素屬于全國首例，不但可以緩減國內(nèi)鈷源的缺口，打破國外的壟斷，也給生產(chǎn)鈷源提供了新的思路和方法。本標(biāo)準(zhǔn)的建立，為為壓水堆核電站進(jìn)行鈷源的生產(chǎn)提供了參照標(biāo)準(zhǔn)和安全保障，為壓水堆鈷靶件的生產(chǎn)制造提供了規(guī)范性指導(dǎo)文件。壓水堆生產(chǎn)鈷源可以帶來一定的收益，提高壓水堆核電站的經(jīng)濟(jì)效益。與國際、國外對(duì)比情況國外由于技術(shù)保護(hù)的原因無相關(guān)詳細(xì)技術(shù)資料，國內(nèi)在鈷靶件規(guī)范方面僅有重水堆鈷調(diào)節(jié)棒組件規(guī)范核行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，由于使用環(huán)境不同，靶件的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求不同，有一定的借鑒價(jià)值，但不完全適用。本技術(shù)規(guī)范具有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，已經(jīng)有產(chǎn)品研制批量生產(chǎn)入堆，技術(shù)成熟，處于國內(nèi)先進(jìn)水平。在標(biāo)準(zhǔn)體系中的位置，與現(xiàn)行的相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及標(biāo)準(zhǔn)，特別是強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性本標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)行的法律、法規(guī)是統(tǒng)一并相互協(xié)調(diào)的。本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)鈷調(diào)節(jié)棒產(chǎn)品的研制生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)反饋制定，部分技術(shù)