CN107314879A - 一种适用于三代核电站的抗震照明设备的抗震试验方法 - Google Patents

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周晓斌
赵宏军
徐迎秋
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黄少新
倪振文
张琳
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Abstract

本发明属于核安全技术领域，涉及一种适用于三代核电站的抗震照明设备的抗震试验方法。所述的抗震试验方法依次包括如下步骤：(1)按相关技术文件的要求设计和制造出所述的抗震照明设备；(2)对所述的抗震照明设备进行分组，选择典型设备作为样灯；(3)将各分组的所述的样灯固定于模拟地震试验台上进行抗震鉴定试验；(4)通过抗震鉴定试验及所得试验数据的分析，确认样灯老化后的抗震能力是否满足相应的抗震要求。利用本发明的抗震试验方法，可以确定三代核电站中的抗震I类照明设备是否能够满足相应的抗震要求。

Description

一种适用于三代核电站的抗震照明设备的抗震试验方法
技术领域
本发明属于核安全技术领域，涉及一种适用于三代核电站的抗震照明设备的抗震试验方法。
背景技术
目前在非三代核电站的照明设计中，只有主控室的照明设施要求在安全停堆地震下保持结构的完整性，试验室采用计算分析的方法来验证该设施的抗震安全性。
在三代核电站的照明设计中，安装在主控室的所有照明设备、其他区域的疏散照明及安全照明用照明设备要求为抗震Ⅰ类。国内尚未进行和报道过能验证此类照明设备满足抗震Ⅰ类要求的抗震试验。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于三代核电站的抗震照明设备的抗震试验方法，用以确定三代核电站中的抗震I类照明设备是否能够满足相应的抗震要求。
为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种适用于三代核电站的抗震照明设备的抗震试验方法，所述的抗震试验方法依次包括如下步骤：
(1)按相关技术文件的要求设计和制造出所述的抗震照明设备；
(2)对所述的抗震照明设备进行分组，选择典型设备作为样灯；
(3)将各分组的所述的样灯固定于模拟地震试验台上进行抗震鉴定试验；
(4)通过抗震鉴定试验及所得试验数据的分析，确认样灯老化后的抗震能力是否满足相应的抗震要求。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种适用于三代核电站的抗震照明设备的抗震试验方法，其中步骤(2)中对所述的抗震照明设备分为两组，其中一组是核环境照明灯和核环境应急指示灯，另外一组是主控室照明灯和非核环境用应急照明灯。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种适用于三代核电站的抗震照明设备的抗震试验方法，其中步骤(2)中通过老化试验以及常规性能测试后，选择典型设备作为样灯。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种适用于三代核电站的抗震照明设备的抗震试验方法，其中所述的老化试验包括辐照老化、热老化和/或振动老化试验。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种适用于三代核电站的抗震照明设备的抗震试验方法，其中所述的常规性能测试应符合GB7000.1-2007的要求。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种适用于三代核电站的抗震照明设备的抗震试验方法，其中步骤(3)中将所述的样灯固定于模拟地震试验台上采用具有包络性的安装固定方式。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种适用于三代核电站的抗震照明设备的抗震试验方法，其中步骤(3)中所述的抗震鉴定试验采用5次1/2SSE加1次SSE(安全停堆地震)进行，取SSE反应谱曲线中各数值的一半，对应生成的1/2SSE抗震鉴定试验的反应谱。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种适用于三代核电站的抗震照明设备的抗震试验方法，其中步骤(3)中所述的抗震鉴定试验中进行所述的样灯的功能监测。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种适用于三代核电站的抗震照明设备的抗震试验方法，其中步骤(3)中所述的抗震鉴定试验期间及之后，检查所述的样灯的结构完整性。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种适用于三代核电站的抗震照明设备的抗震试验方法，其中所述的结构完整性的检查包括结构件是否有裂纹，螺栓、螺母是否有松动、脱落，和/或焊缝是否有裂纹、撕裂。
本发明的有益效果在于，利用本发明的适用于三代核电站的抗震照明设备的抗震试验方法，可以有效的确定三代核电站中的抗震I类照明设备是否能够满足相应的抗震要求。且本发明首次提出抗震鉴定试验时，对抗震Ⅰ类照明设备的功能监测方法以及最后检验原则。
本发明中使用的术语“抗震Ⅰ类照明设备”，是指在安全停堆地震(SSE)期间或之后，保持其照明功能的照明设备。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。
本发明的抗震试验方法的设计原理如下：
首先，按照相关技术文件的要求进行设计和制造出照明设备。对所述的照明设备进行分组，在照明设备完成辐照老化、热老化以及常规性能测试后，选择典型设备作为样灯，以包络其他采用相同材料(全部或部分)的灯具。
其次，遵循核安全法规HAF·J0053《核设备抗震鉴定试验指南》，采用具有包络性的安装固定方式，将样灯固定在模拟地震振动台上进行抗震鉴定试验。
再次，照明设备抗震鉴定试验采用5次1/2SSE加1次SSE(安全停堆地震)进行，取SSE反应谱曲线中各数值的一半，对应生成的1/2SSE抗震鉴定试验的反应谱。通过抗震试验及试验数据分析的结果，验证样灯老化后的抗震能力满足相应的抗震要求。
作为示例性的方案，在对上述的照明设备进行分组时，根据相关技术文件的技术参数、照明设备进行抗震鉴定用的楼层反应谱和照明设备可能的安装方式(包括壁装、吸顶、吊装或钢平台上等安装方式)，被试设备分两组，一组是核环境照明灯和核环境应急指示灯；另外一组是主控室照明灯和非核环境用应急照明灯。
作为示例性的方案，抗震试验采用同济大学土木工程防灾国家重点试验室的MTS模拟地震振动台。
作为示例性的方案，被试设备的安装和测点布置方式如下：
分析现场的各种安装方式，试验中，样机在地震台上应采用具有包络性的安装固定方式。试验时，抗震照明设备采用性能等级为8.8级的国标六角头螺栓与抗震照明设备专用固定架装置固定，每套照明设备使用六角螺栓规格、数量应通过力学计算。
取主轴方向作为X向，与主轴垂直的水平方向作为Y向，与XY轴垂直的方向(即与台面垂直的方向)作为Z向。
在设备支架上及重要照明设备上布置10个加速度测点，每个测点3个加速度传感器对应三个方向的加速度反应。
下面示例性的描述本发明的抗震试验方法与具体实施步骤：
1、抗震试验前老化试验及性能测试
●常规性能测试
按GB7000.1-2007《灯具一般要求与试验》标准要求进行灯具常规性能测试，验证其性能符合性。需要注意的是，需关注试验中第12章耐久性试验，验证设备部件、构件、电气部件和有机材料电气部件的老化效应。
本实施例中，老化试验包括辐照老化、热老化、振动老化试验。
●辐照老化
本试验的灯具壳体需接受5×104Gy以上的耐辐照能力检测后，采用GB7000.1第4.13.4条a)的规定进行机械强度试验，检验其辐照老化效应。
本试验的可选择光源主要有：要求承受1.5×103Gy(卤钨灯)和1.5×104Gy(无汞钠灯、LED)以上的耐辐照后能正常工作。
本试验的电器(主要有镇流器、触发器、补偿电容、电气元件)承受1×104Gy以上的耐辐照后能正常工作。
本试验的灯具透光罩(材质主要有耐辐照玻璃、耐辐照PC)接受2.5×104Gy以上的耐辐照能力检测，判别其耐辐照能力：
i)采用辐照前后光效对比法检验，辐照后灯具光效的下降应不超过30％。
ii)采用GB7000.1第4.13.4条a)的规定进行机械强度试验检验。
●热老化
本试验的光源：
i)卤钨灯光源平均寿命为2000小时。
ii)荧光灯光源平均寿命为10000小时，荧光灯光源与镇流器配套使用。
iii)无汞钠灯光源平均寿命为32000小时,无汞钠灯光源与镇流器、电容、触发器配套使用。
卤钨灯、荧光灯、无汞钠灯光源执行前述的常规性能测试老化后的寿命，采用耐久性试验前后光通量对比法检验。
iv)LED光源平均寿命为30000小时，LED光源与驱动电源配套使用。LED光源老化寿命试验参见美国能源之星LM-80报告，不需另作温度老化试验。
●振动老化
厂内正常低水平振动这个潜在老化机理已被5次1/2SSE包络。
2、耐辐照、热老化试验后做抗震试验的样灯选择
选择具有代表性的核环境疏散照明灯一台作为样机，在经受本节规定的试验后进行抗震试验，验证其老化后的抗震能力，以包络其他采用相同材料(全部或部分)的灯具。
3、抗震试验前测试
所有抗震照明设备样机在进行振动试验前，必须通过前述的常规性能测试，并在试验现场对样机进行通电点亮测试。
4、设备的自振频率测定
采用连续白噪声波扫描的方法在X、Y、Z三正交轴方向进行激励，扫描频率范围为0.5～100Hz，输入的台面运动加速为0.2g，振动持续时间为≥120秒。
5、设备的抗震鉴定试验
在抗震试验前，安装和检验所用的监测仪器和设备。
按要求的楼面地震加速度反应谱，生成的人造模拟地震波作为输入信号激励振动台台面进行抗震鉴定试验。
人造模拟地震波得出的试验反应谱(TRS)应包络要求反应谱(RRS)的整个频段。
如果被试设备在5Hz以下没有共振现象，则TRS只需包络到3.5Hz的RRS，但在1Hz到3.5Hz范围内仍需保持一定的激励。如果被试设备在5Hz以下有共振点时，则只要求在最小的自振频率的70％以上的频率部分包络要求反应谱值。
抗震试验按同时在X、Y和Z三正交轴方向进行激励震动，在三正交轴方向同时输入的人造模拟地震波，为确保输入波的相互独立，其相干函数应<0.5，相关函数应<0.3。
6、试验反应谱和临界阻尼比的取值
根据照明设备的安装位置选择鉴定时遵循的楼层反应谱，并考虑10％的裕度。
所有照明设备进行抗震鉴定试验选取的阻尼比为5％。
照明设备抗震鉴定试验应采用5次1/2SSE加1次SSE进行，取SSE反应谱曲线中各数值的一半，对应生成的1/2SSE抗震鉴定试验的反应谱。
7、照明设备的功能监测
试验时，核环境疏散照明灯以及核环境安全照明灯先通电，试验中断电，如自动切换到自带蓄电池放电并瞬时点亮灯，视为正常工作状态。
其余设备试验前功能完好，试验时关闭，试验后通电观察照明设备能否正常点亮工作。
8、最后检验
抗震Ⅰ类照明设备，抗震试验期间和试验后，用自测方法检查被试设备结构的完整性。结构件不应有裂纹，螺栓、螺母不应有松动、脱落。焊缝不应有裂纹、撕裂。电气部件不应有松动等不正常现象和被试设备坠落现象，试验样机通电能正常点亮。则认为抗震试验设备合格。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。上述实施例或实施方式只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种适用于三代核电站的抗震照明设备的抗震试验方法，其特征在于，所述的抗震试验方法依次包括如下步骤：
(1)按相关技术文件的要求设计和制造出所述的抗震照明设备；
(2)对所述的抗震照明设备进行分组，选择典型设备作为样灯；
(3)将各分组的所述的样灯固定于模拟地震试验台上进行抗震鉴定试验；
(4)通过抗震鉴定试验及所得试验数据的分析，确认样灯老化后的抗震能力是否满足相应的抗震要求。
2.根据权利要求1所述的抗震试验方法，其特征在于：步骤(2)中对所述的抗震照明设备分为两组，其中一组是核环境照明灯和核环境应急指示灯，另外一组是主控室照明灯和非核环境用应急照明灯。
3.根据权利要求1所述的抗震试验方法，其特征在于：步骤(2)中通过老化试验以及常规性能测试后，选择典型设备作为样灯。
4.根据权利要求3所述的抗震试验方法，其特征在于：所述的老化试验包括辐照老化、热老化和/或振动老化试验。
5.根据权利要求3所述的抗震试验方法，其特征在于：所述的常规性能测试应符合GB7000.1-2007的要求。
6.根据权利要求1所述的抗震试验方法，其特征在于：步骤(3)中将所述的样灯固定于模拟地震试验台上采用具有包络性的安装固定方式。
7.根据权利要求1所述的抗震试验方法，其特征在于：步骤(3)中所述的抗震鉴定试验采用5次1/2SSE加1次SSE进行。
8.根据权利要求1所述的抗震试验方法，其特征在于：步骤(3)中所述的抗震鉴定试验中进行所述的样灯的功能监测。
9.根据权利要求1所述的抗震试验方法，其特征在于：步骤(3)中所述的抗震鉴定试验期间及之后，检查所述的样灯的结构完整性。
10.根据权利要求9所述的抗震试验方法，其特征在于：所述的结构完整性的检查包括结构件是否有裂纹，螺栓、螺母是否有松动、脱落，和/或焊缝是否有裂纹、撕裂。
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