AP1000核電控制棒驅動機構抽樣檢驗探討

魯艷萍

【摘 要】AP1000核電控制棒驅動機構在反應堆運行中起著重要作用，國內供應商制造過程中因沒有具體的抽樣檢驗程序，導致制造方及購買方就檢驗問題發(fā)生多次爭議，并影響了設備的制造進程，本文結合抽樣檢驗的數(shù)理統(tǒng)計理論和國外控制棒驅動機構制造中檢驗的實踐，提出了推薦的抽樣檢驗方案，希望可以為國內制造方提供借鑒。

【關鍵詞】 AP1000核電；控制棒驅動機構；抽樣檢驗

一、引言

控制棒驅動機構（Control Rod Driver Mechanism，CRDM）對反應堆的安全運行起著關鍵作用，帶動控制棒在反應堆中上下移動，以實現(xiàn)反應堆的啟動、調節(jié)功率、停堆和事故情況下的安全控制，是確保反應堆安全可控的重要部件。世界先進的第三代核電技術AP1000由美國西屋電氣公司設計，采用磁力提升式控制棒驅動機構，主要由磁軛線圈組件、驅動桿組件、鉤爪組件，鉤爪殼組件及行程套管等組成。

在產品制造過程中，為保證產品質量，防止不合格品流入下到工序或出廠，最好對產品進行全數(shù)檢驗，即100%檢驗。但是，許多情況下全數(shù)檢驗是不現(xiàn)實的也是沒必要的，例如破壞性檢驗，批量大，檢驗時間長或檢驗費用高的產品，就不能或不宜采用全數(shù)檢驗，此時抽樣檢驗是一種有效且可行的方法。抽樣檢驗是按照規(guī)定的抽樣方案，隨機地從一批或一個過程中抽取少量個體進行的檢驗，根據(jù)樣本檢驗的結果判定一批產品或一個過程是否可以被接收。

抽樣檢驗的特點是，檢驗對象是一批產品，根據(jù)抽樣結果應用統(tǒng)計原理來推斷產品批的接收與否。

二、AP1000核電控制棒驅動機構檢驗現(xiàn)狀

西屋公司提供的AP1000核電用控制棒驅動機構沒有像其他核電項目圖紙那樣，在圖紙中標明哪些尺寸是需要全數(shù)測量并記錄，哪些可以做抽樣檢驗。在制造過程中，采購方與供貨方就控制棒驅動機構的尺寸檢驗問題多次發(fā)生分歧，采購方認為需要全部檢驗并做記錄，保證設備的符合性，供貨方認為無需100%檢驗并全部記錄，該分歧已經對控制棒驅動機構的制造和檢驗產生影響。在此，作者根據(jù)核電站控制棒驅動機構安全等級分級，國外供應商檢驗的實踐及抽樣檢驗的知識，提出制造過程中的尺寸檢驗建議方案，為供貨方的控制棒驅動機構檢驗起到指導作用。

三、AP1000控制棒驅動機構安全分級

根據(jù)西屋電氣公司設計規(guī)范，AP1000核電用控制棒驅動機構的安全等級分級如下表1所示。鉤爪組件需在斷電狀態(tài)下，能松開驅動桿，實現(xiàn)控制棒插入堆芯，具有抗震和安全功能，定義為C級。安全A級設備必須維持高完整性和低泄露性，行程套管和鉤爪殼組件具有隔離高溫高壓放射性的一回路冷卻劑，具承受壓力，定義為安全A級設備，且劃分為抗震I級設備。

表1 控制棒驅動機構CRDM安全等級

四、AP1000核電控制棒驅動機構推薦的抽樣檢驗方案

如何界定產品的小批量，目前尚無明確規(guī)定，通常情況下是將每批檢驗數(shù)量小于150的產品視為小批量[1]。國家標準GB/T13264-2008《不合格品百分數(shù)的小批計數(shù)抽樣檢驗程序及抽樣表》[2]，適用于批量為10至250的計數(shù)一次和二次抽樣檢驗，尤其適用于產品檢驗總費用很高或測試帶有破壞性的抽樣檢驗，據(jù)此，當N≤250時，就應界定為小批量。一臺AP1000核電機組的控制棒驅動機構共有69組，最多的零件數(shù)量不會超過250，屬于小批量生產。

接收質量限AQL是對生產方過程平均的要求，AQL抽樣水平的目標就是要以高概率接收滿足質量要求的批，低概率接收不滿足質量要求的批。抽樣方案的科學與否，直接涉及生產方及使用方的利益。在確定AQL時應以產品為核心考慮產品特性的重要程度。產品復雜，缺陷不容易發(fā)現(xiàn)時，AQL取值小些，產品對嚇到工序影響越大，AQL取值越小，產品越貴重，不合格造成的損傷越大，AQL應越小。AQL的確定應同時考慮檢驗的經濟性，如產品檢驗費用，檢驗時間，因在GB/T2828.1《按接收質量限（AQL）檢索的逐批檢驗抽樣計劃》[3]中，AQL值越小，在批量、檢驗水平、檢驗嚴格程度和抽樣類型不變時，樣本量越大，檢驗越不經濟。在GB/T2828.1中，檢驗水平有兩類，一般檢驗水平和特殊檢驗水平，一般檢驗包括I、II、III級檢驗水平，無特殊要求均采用一般檢驗水平II[4]。

接收質量限AQL和檢驗水平的確定采用了對過去生產的AP1000控制棒驅動機構零部件的檢驗記錄數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，用公式（1）計算 = （1）

N1，N2，…Nk——批量

D1，D2，…Nk——不合格品數(shù)

根據(jù)AQL的水平和控制棒驅動機構各部件功能及安全等級，作者推薦了下述的抽樣檢驗水平及特別規(guī)定：

表2 檢驗水平表

表3 AQL正常檢驗一次抽樣II水平（修正）

特別規(guī)定：

1） ASME承壓部件的所有尺寸100%檢驗.

2） 每個加工步驟的首件產品需要全部檢驗，首件產品若公差大于0.005inch，其測量值公差應在允許公差范圍75%內，且首件產品的具體測量值都記錄在檢驗報告中。

3） 按照表2確定檢驗水平，按照表3抽樣方案抽樣。

4） 每批的最大數(shù)量不超過25，因為一旦發(fā)現(xiàn)有一個樣品拒收，需全數(shù)檢驗，為處理整批方便，規(guī)定批的最大數(shù)量。

5） 取樣時采取隨機取樣的方式。

6） 當拒收水平超過允許的范圍時，100%檢驗該尺寸。

7） 當5批中有2批因相同尺寸拒收，接下來的5批需要100%檢驗，如果5批都合格，才可以重新開始抽樣檢驗。

五、結束語

抽樣檢驗是以數(shù)理統(tǒng)計為基礎的科學的產品檢驗方法，能科學、可靠地反應整批產品質量，將生產方風險與使用方風險控制在允許的范圍內。核電用控制棒驅動機構企業(yè)從事質量管理和質量檢驗工作人員及專職人員，應該充分認識和重視抽樣檢驗和概率統(tǒng)計等數(shù)學知識在本職工作中的重要作用，加強和完善抽樣檢驗程序，為制造方和使用方提供完備的質量控制，這不僅可提高檢驗人員的工作效率，也使質量檢驗的費用降低到最小。同時，萬一發(fā)生爭議，各方也有充分的依據(jù)去協(xié)商解決。

參考文獻：

[1]白先光，張春曉，周友蘇.小批量產品抽樣檢驗方法的應用[J].中國質量，2012（1）： 93-94

[2]GB/T 13262-2008 不合格品百分數(shù)的小批計數(shù)抽樣檢驗程序及抽樣表

[3]GB/T2828.1-2003按接收質量限（AQL）檢索的逐批檢驗抽樣計劃

[4]中國質量工程師考試理論與實務