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摘要：核电厂主要由管道组成。如果核电厂管道发生振动，则容易引起管道疲劳，管道的长期疲劳会使管道承受更大的外部压力，管道在承受较大压力的情况下会发生开裂现象，问题严重时核电厂可能还需要停止工作进行检修，甚至还会带来灾难性事故。近年来，随着社会的快速发展，人们对核安全的关注程度逐步提高，此外，核电事业的发展对我国社会经济和居民生活产生着重要影响。基于此，本文简要分析了引发核电站管道振动的几点原因以及相应的应对措施。
关键词：核电厂；管道振动；原因；应对策略
引言
核电厂管道的振动常常会引起管道的失效，严重时还会造成事故。上世纪八九十年代，美国多次发生管道开裂事故。除此之外，美国的一项调查数据显示，上世纪的后三十年里，全球有50多例核电厂管道失效事件，失效原因均为管道长期振动。管道振动严重时会导致核泄漏，核电厂也不得不停堆检修。核泄漏不仅对核电厂工作人员的身体造成很大损害，也会对生态环境造成严重的破坏；停堆检修不利于核电厂的长期发展，因此核电厂管道振动问题已引起了全球相关人员的关注和重视。
一、流体波动引发的管道振动现象
（一）具体分析
所谓的流体脉动，就是管道内以速度、密度以及压力等为代表的流体参数随着位置、时间的变化而发生周期性变化的一种现象，泵的非持续性加压确保了管道内部流体输送的实现。然而这种非持续性加压方式会使管道内的流体所承受的压力具有不稳定性，主要表现为围绕一个稳定值发生上下的波动。管道及其互补设备振动的产生主要由一种能够随着时间变化的激振力引起，这种随着时间的推移而发生改变的激振力正是处于波动状态的流体产生的。特别是在流经以节流孔板、弯管、调节阀为代表的管道零部件时，流体会产生更加强大的激振力。所以说，流体波动是管道发生振动的原因之一[1]。在实际的操作中，因流体波动而引发的结构振动损伤现象比较常见。相关专家研究发现，当主蒸汽旁排阀处于不同的状态时，管道的振动幅度也会不同，其实这也属于快速运动的蒸汽流诱发的振动现象。除此之外，核辅助系统的主要装备之一核级热交换器也会诱发管道振动现象，其主要是传热管的振动。传热管的振动是由核级热交换器内的测流体诱发的。调查数据显示，由于热交换器和蒸汽发生器的传热管的振动而引起的管道损伤或是破裂现象占据由振动产生的核电厂管道事故的40%之多。另外，瞬态振动也是管道振动的一种典型案例，瞬态振动主要以稳压器排放管振动为例。水塞存在于稳压器排放管的安全阀组件的上游管中，水塞受到蒸汽推动后会持续加速进而导致排放管的较为严重的瞬态振动[2]。需要注意的是，水塞的加速运动是由安全阀组件的短时间开启引起的。
（二）应对策略
流体波动引起管道振动，管道的振动会使管道产生疲劳甚至破裂现象，管道的疲劳或破裂很可能会使核电厂不得不进行停工休整。流体振动现象的抑制工作需要在减少气柱谐振、管路的布置以及选型上入手。
二、气蚀引发的管道振动现象
（一）具体分析
在系统地设计核电厂管道时，为了对管道的流通速度进行限制，对系统的阻力进行加强，通常会使用许多节流孔板。就目前来看，节流孔板的设计过程依然存在着许多的问题，节流孔板的分析以及设计尚未形成准确、严格的规定。设计者通常是依据自身所积累的经验或是在实验中得出的并未进行系统化地总结的公式来进行节流孔的设计。
然而，诸如此类的设计往往会引发节流孔板的过度节流现象，进而会使节流孔板的相应位置出现气蚀问题，并引起管道的振动，为核电厂增加了不少安全隐患，不利于核电厂的长期的向好的发展[3]。
（二）应对策略
若要在根本上解决解决气蚀问题，则需要进行节流孔板的优化以及调节阀的改进工作。目前，我国已为节流孔板气蚀引起的管道振动问题的解决提出了行之有效的方案。该方案中，多级节流孔板的设计引入了气蚀数相近的原则，此外，还对EAS实验进行了有机结合。
三、旋转设备引发的管道振动现象
（一）具体分析
旋转机械是核电厂设备的重要组成部分，旋转机械会将激振力传递给与其相互关联的管道，这种激振力是引起管道振动的主要原因之一。据统计，近年来，我国多个核电站发生过由旋转机械引发的管道振动现象。楼面硬度不足、地面质量欠佳、地面轴承承重能力下降、地基刚度不足等是在核电站的实际运作阶段旋转机械引起管道振动的主要原因。
（二）应对策略
旋转机械引起的管道振动因其产生的较为严重的后果引起了相关人士的广泛关注。旋转机械的制作以及安装工作的改善会减少旋转设备引起的管道振动现象的发生。目前，这种解决方案已得到了证实和广泛的应用，同时也为核电站的安全发展做出了贡献。
四、水锤冲击引发的管道振动现象
（一）具体分析
水锤是管道内的水压形成膨胀波和压缩波之后，在管道内产生有规律的传递减弱，直至形成较为稳定的压力的现象[4]。从不同的角度出发可对水锤进行不同的划分，水锤主要有间接水锤、直接水锤以及停泵水锤、启动水锤等。水锤现象的产生对核电站的安全产生了十分严重的影响，相关资料显示，机械故障和意外停电是产生水锤现象的主要原因，我国华南等多个地区的核电站发生过几百次的由水锤现象引起的管道损害或破裂事故。
（二）应对策略
就目前来看，应用多功能水泵控制阀有利于针对水锤现象进行管道防护，此外，泄水降压和补水稳压也是解决此问题的有效方式。
五、结束语
核电站管道振动的诱因是多种多样的也是比较复杂抽象的，本文对其进行了一个简单的总结，管道振动主要由流体波动、气蚀、旋转设备以及水锤冲击等引发。此外，本文还根据具体原因提出了相应的应对措施。经研究发现，核电厂管道振动问题的解决需要在多个方面、多个环节做出相应的努力。
参考文献：
[1]胡士光，沈小要.核电厂管道振动原因分析及对策[J].噪声与振动控制，2015，35（3）.
[2]杨泰波，刘才学，何攀.基于虚拟仪器的核电站主管道振动监测系统设计[J].计算机测量与控制，2016（10）：13-14.
[3]林磊，徐德城，宋晓锋，et al.核电厂仪表管道振动疲劳耐久性能改进研究[J].中国核电，2016，9（3）：231-236.
[4]李强，张健.核电厂抗震设计取消OBE原因和措施浅析[J].核动力工程，2014（5）：13-16.