吳益文

(蘇州熱工研究院有限公司，江蘇 蘇州 215004)

0 引言

核電廠安全相關(guān)系統(tǒng)和設(shè)備定期(監(jiān)督)試驗(yàn)是指確保系統(tǒng)和設(shè)備維持必要性能的相關(guān)試驗(yàn)、校驗(yàn)或者檢查，目的是確保核電廠運(yùn)行在安全限值范圍內(nèi)，并且使運(yùn)行限制條件(limiting condition for operation，LCO)得到滿足。國(guó)內(nèi)核電廠參考法國(guó)經(jīng)驗(yàn)建立了完備的定期試驗(yàn)管理體系，包括定期試驗(yàn)計(jì)劃管理、異常結(jié)果的跟蹤處理等，但在機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中，瞬態(tài)發(fā)生或響應(yīng)外部要求等因素，可能導(dǎo)致定期試驗(yàn)在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)(1.25倍監(jiān)督周期)未執(zhí)行，即為試驗(yàn)超期。

目前法系核電廠采取保守管理策略，即要求在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)未執(zhí)行完相應(yīng)的定期試驗(yàn)，則宣布LCO不滿足，設(shè)備不可用，需根據(jù)技術(shù)規(guī)格書采取對(duì)應(yīng)措施以緩解機(jī)組風(fēng)險(xiǎn)；也可以在技術(shù)規(guī)格書要求的完成時(shí)間內(nèi)選擇合適時(shí)機(jī)補(bǔ)做試驗(yàn)，結(jié)果滿意后宣布LCO滿足。但某些技術(shù)規(guī)格書狀態(tài)的完成時(shí)間僅為1 h或2 h，在如此短的時(shí)間內(nèi)難以完成相關(guān)試驗(yàn)，進(jìn)而要求機(jī)組停堆。

針對(duì)國(guó)內(nèi)法系核電廠試驗(yàn)超期管理偏于保守的現(xiàn)狀，在分析安全相關(guān)系統(tǒng)和設(shè)備定期試驗(yàn)相關(guān)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，參考行業(yè)內(nèi)核電機(jī)組運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，提出改進(jìn)方案。

1 定期試驗(yàn)介紹

核電廠的安全性建立在縱深防御理念上，其在設(shè)計(jì)中分為三個(gè)層次：預(yù)防、監(jiān)測(cè)和行動(dòng)。安全相關(guān)系統(tǒng)和設(shè)備定期試驗(yàn)屬于第二層次的范疇。定期試驗(yàn)在核電廠整個(gè)壽期按固定的周期和方法執(zhí)行，旨在保證機(jī)組在運(yùn)行期間遵循基本設(shè)計(jì)要求，遵循安全分析報(bào)告中事故分析的初始假設(shè)，確保用于緩解事故的系統(tǒng)或設(shè)備可用。若定期試驗(yàn)在規(guī)定的時(shí)間間隔(1.25倍監(jiān)督周期)內(nèi)未執(zhí)行，則無(wú)法確保定期試驗(yàn)相關(guān)設(shè)備滿足設(shè)計(jì)要求。

2 定期試驗(yàn)管理改進(jìn)

對(duì)某集團(tuán)核電廠定期試驗(yàn)超期后補(bǔ)做的實(shí)踐進(jìn)行梳理，共計(jì)發(fā)現(xiàn)17個(gè)超期事件，在規(guī)定時(shí)間間隔內(nèi)補(bǔ)做后滿足要求。另外，對(duì)1995—1998年美國(guó)核電廠的170條超期試驗(yàn)事件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，超期試驗(yàn)補(bǔ)做后，12條不滿足要求，且導(dǎo)致不滿足要求的試驗(yàn)均是由設(shè)計(jì)故障、程序疏忽或者長(zhǎng)期的維修疏忽而引起的。鑒于絕大多數(shù)的定期試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)或設(shè)備是可用的，某一試驗(yàn)超期就認(rèn)為其驗(yàn)證的設(shè)備不可用過(guò)于保守，更合理的管理方式為：發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)超期后，延遲一段時(shí)間宣布超期試驗(yàn)驗(yàn)證的設(shè)備不可用。在該延遲時(shí)間內(nèi)，可根據(jù)機(jī)組狀態(tài)、運(yùn)行環(huán)境、人員狀況、執(zhí)行試驗(yàn)所需的時(shí)間以及試驗(yàn)的重要性等因素綜合考慮選擇一個(gè)較合適的窗口完成超期試驗(yàn)。鑒于核電廠安全相關(guān)系統(tǒng)和設(shè)備定期試驗(yàn)屬于縱深防御第二層次范疇，不能按期執(zhí)行定期試驗(yàn)需要確保風(fēng)險(xiǎn)可控，若延遲時(shí)間在1.25倍監(jiān)督周期基礎(chǔ)上還超出24 h，則應(yīng)當(dāng)充分評(píng)估機(jī)組風(fēng)險(xiǎn)，并采用相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)管控措施。

美國(guó)核電廠早期技術(shù)規(guī)格書(如：NUREG-0452.Revision 4)中同樣存在試驗(yàn)超期管理偏保守的問(wèn)題。1987年，美國(guó)核管會(huì)(NRC)與原子工業(yè)協(xié)會(huì)(AIF)合作，以信函形式(generic letter 87-09)推出了技術(shù)規(guī)格書改進(jìn)程序，其中就有關(guān)于因監(jiān)督試驗(yàn)非故意超期而導(dǎo)致機(jī)組停堆的問(wèn)題，信函同樣認(rèn)為某一試驗(yàn)超期就認(rèn)為其驗(yàn)證的系統(tǒng)或設(shè)備不可用是過(guò)于保守的，并建議在發(fā)現(xiàn)超期后延遲一段時(shí)間來(lái)宣布設(shè)備不可用，并在合適窗口完成試驗(yàn)補(bǔ)做。在1992年前后，美國(guó)核電廠根據(jù)信函內(nèi)容在技術(shù)規(guī)格書中增加了關(guān)于試驗(yàn)超期的管理要求。

簡(jiǎn)而言之，針對(duì)定期試驗(yàn)超期情況，法系技術(shù)規(guī)格書要求直接宣布LCO不滿足，然后再擇機(jī)補(bǔ)做；美國(guó)核電廠要求先補(bǔ)做試驗(yàn)，補(bǔ)做合格則不需要宣布LCO不滿足，同時(shí)針對(duì)延遲時(shí)間在1.25倍監(jiān)督周期基礎(chǔ)上還超出24 h的情況進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

3 改進(jìn)方案分析

該方案僅延遲了試驗(yàn)的補(bǔ)做時(shí)間，避免不必要的機(jī)組停堆，但核電廠仍需盡快選取合適的時(shí)機(jī)完成試驗(yàn)，并且結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理。方案對(duì)目前機(jī)組運(yùn)行管理是合適的，主要原因有三個(gè)方面。

(1) 超期試驗(yàn)在全部定期試驗(yàn)中占比很小，并且多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)顯示絕大多數(shù)系統(tǒng)或設(shè)備在試驗(yàn)周期內(nèi)都是可用的，根據(jù)試驗(yàn)補(bǔ)做的實(shí)踐情況，對(duì)于超期試驗(yàn)就直接判定驗(yàn)證系統(tǒng)或設(shè)備不可用是偏保守的。

(2) 方案并非允許不補(bǔ)做試驗(yàn)，而是在確保機(jī)組安全的前提下選擇合適的窗口重新執(zhí)行。即發(fā)現(xiàn)超期試驗(yàn)后延遲一段時(shí)間宣布超期試驗(yàn)驗(yàn)證的設(shè)備不可用，運(yùn)維人員可利用這段延遲時(shí)間選擇一個(gè)較合適的時(shí)間窗口完成超期試驗(yàn)；若延遲時(shí)間在1.25倍監(jiān)督周期基礎(chǔ)上仍然超出24 h，應(yīng)當(dāng)充分評(píng)估機(jī)組風(fēng)險(xiǎn)，采用相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)管控措施。

(3) 該規(guī)定不適用于為運(yùn)行方便而故意延長(zhǎng)試驗(yàn)頻率的情況。

4 試驗(yàn)超期風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

4.1 識(shí)別超期試驗(yàn)

監(jiān)督試驗(yàn)必須在規(guī)定的試驗(yàn)間隔周期內(nèi)執(zhí)行，如果超過(guò)1.25倍監(jiān)督試驗(yàn)周期還未執(zhí)行本次監(jiān)督試驗(yàn)，則認(rèn)為該試驗(yàn)超期。

4.2 確定延時(shí)時(shí)間

(1) 對(duì)于周期固定的定期試驗(yàn)，從發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)超期開始，向后延遲24 h或一個(gè)試驗(yàn)周期宣布設(shè)備不可用，延遲時(shí)間取24 h或者一個(gè)試驗(yàn)周期中較大者。在這段時(shí)間內(nèi)，核電廠可根據(jù)機(jī)組條件、計(jì)劃、人員、執(zhí)行試驗(yàn)所需的時(shí)間以及試驗(yàn)的重要性等因素綜合考慮來(lái)補(bǔ)做超期試驗(yàn)。此外，如果延時(shí)時(shí)間大于24 h，核電廠還應(yīng)執(zhí)行相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)分析和風(fēng)險(xiǎn)管理。

(2) 對(duì)于試驗(yàn)周期需依據(jù)機(jī)組狀態(tài)或運(yùn)行環(huán)境由法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)確定的定期試驗(yàn)，如果存在超期，并且機(jī)組已不具備試驗(yàn)要求的條件，則不必要求的機(jī)組返回該狀態(tài)補(bǔ)做試驗(yàn)，等機(jī)組狀態(tài)滿足時(shí)優(yōu)先執(zhí)行該超期試驗(yàn)即可。

4.3 延時(shí)執(zhí)行試驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)分析

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)采用堆芯損壞頻率(CDF)和大量早期釋放頻率(LERF)兩個(gè)參數(shù)來(lái)表征超期試驗(yàn)延遲期間的風(fēng)險(xiǎn)。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)包括年平均風(fēng)險(xiǎn)和臨時(shí)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)，其中評(píng)價(jià)年平均風(fēng)險(xiǎn)的目的是分析超期試驗(yàn)持續(xù)期內(nèi)的平均風(fēng)險(xiǎn)，而評(píng)價(jià)臨時(shí)風(fēng)險(xiǎn)的目的是控制機(jī)組不應(yīng)出現(xiàn)瞬時(shí)的高風(fēng)險(xiǎn)配置。通過(guò)上述評(píng)價(jià)后，風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)則將遵守美國(guó)核管會(huì)管理導(dǎo)則RG1.174和RG1.177中的規(guī)定。

4.4 制訂風(fēng)險(xiǎn)管控措施

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果，制定風(fēng)險(xiǎn)管理措施，具體參考RG1.174和RG1.177中的規(guī)定。

除此之外，在需要做好急流動(dòng)性參數(shù)控制，在正式操作過(guò)程中，壓漿泵需要始終保持開啟狀態(tài)，并在壓漿泵中注入含量適中的水分，不斷攪拌，促使?jié){液最終到達(dá)最佳濃度和黏稠狀態(tài)。當(dāng)漿液黏稠度達(dá)到合適狀態(tài)后，需要用亞水泵將漿液直接輸送到孔洞中進(jìn)行施工。施工過(guò)程需要不斷保證持續(xù)性，施工順序需要按照從上至下一次完成，除此以外，還需要關(guān)注漿體時(shí)間。漿液關(guān)閉時(shí)需要同時(shí)關(guān)閉壓漿泵，如果沒有關(guān)閉，則需要提高0.5MPa壓力，確保壓漿泵可以在自然條件下自動(dòng)停止工作。

4.5 補(bǔ)做試驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

4.5.1 年平均風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

通過(guò)設(shè)備的平均不可用概率來(lái)評(píng)價(jià)試驗(yàn)補(bǔ)做的年平均風(fēng)險(xiǎn)。能動(dòng)設(shè)備(如泵或斷路器)備用期間的失效概率可用公式q=1/2×λ×T表示，式中：T為驗(yàn)證設(shè)備可用性的時(shí)間間隔(試驗(yàn)周期)；λ為設(shè)備備用期間的失效率(通常假設(shè)為常數(shù))；q為設(shè)備的平均不可用概率。

超期試驗(yàn)延遲期間的影響，可通過(guò)所驗(yàn)證設(shè)備不可用性隨時(shí)間的變化來(lái)體現(xiàn)。需關(guān)注，如某一超期試驗(yàn)同時(shí)影響多個(gè)設(shè)備，那么超期試驗(yàn)也會(huì)增加多個(gè)設(shè)備平均共因故障的概率，因此，需要評(píng)價(jià)平均共因故障概率變化而引起的風(fēng)險(xiǎn)，共因故障不可用性可通過(guò)調(diào)整單一設(shè)備故障的不可用性來(lái)表示，如單一共因故障因子的β因子方法或多重共因故障因子法(multiple greek letter，MGL)。

4.5.2 臨時(shí)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

除需要評(píng)價(jià)年平均風(fēng)險(xiǎn)外，還需評(píng)價(jià)臨時(shí)風(fēng)險(xiǎn)，臨時(shí)風(fēng)險(xiǎn)可通過(guò)設(shè)備未執(zhí)行定期試驗(yàn)期間的不可用性來(lái)評(píng)估，一般采用公式q(t)=λ×T來(lái)表示，式中：q(t)為設(shè)備在t時(shí)刻的不用性；λ為設(shè)備備用期間的失效率(通常假設(shè)為常數(shù))；t為某一超期試驗(yàn)終止的時(shí)刻。具體的定量化方式和年平均風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)保持一致。

4.6 風(fēng)險(xiǎn)管理

4.6.1 風(fēng)險(xiǎn)閾值建立

① 退役設(shè)備在正?？捎脿顟B(tài)下所緩解的始發(fā)事件的類型和頻率。

② 維修活動(dòng)對(duì)始發(fā)事件的影響。

③ 可用的緩解始發(fā)事件的成功路徑數(shù)量(包括：冗余系統(tǒng)、列、操縱員行動(dòng)、恢復(fù)行動(dòng))。

④ 維持成功路徑功能的可能性。

(2) 基于定量考慮建立行動(dòng)閾值。采用零維修模型來(lái)分析風(fēng)險(xiǎn)，風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)包括堆芯損壞概率增量(ICDP)和大量早期釋放概率增量(ILERP)兩個(gè)指標(biāo)。具體的評(píng)價(jià)方式可采用公式：ICDP=T×(CDF1-CDF0)；ILERP=T×(LERF1-LERF0)。式中：CDF1，LERF1代表對(duì)應(yīng)的SSC退出運(yùn)行時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)；CDF0，LERF0代表對(duì)應(yīng)的SSC處于正常狀態(tài)時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)；T代表SSC退出運(yùn)行時(shí)，機(jī)組狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間。

4.6.2 風(fēng)險(xiǎn)閾值對(duì)應(yīng)的管理行動(dòng)

建立風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)后，同時(shí)建立相應(yīng)的管理行動(dòng)。

(1) ICDP大于10-05或ILERF大于10-06，正常情況下不主動(dòng)進(jìn)入該配置。

(2) ICDP小于10-06或ILERF小于10-07，正常工作控制。

(3) 其他情況，需分析未定量化考慮的因素，建立風(fēng)險(xiǎn)管理行動(dòng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)法系核電廠對(duì)試驗(yàn)管理超期方式，提出了合理的改進(jìn)方案，即在技術(shù)規(guī)格書中以總則形式規(guī)定，當(dāng)發(fā)現(xiàn)超期試驗(yàn)后延遲一段時(shí)間宣布該試驗(yàn)驗(yàn)證的設(shè)備不可用，在該段延遲時(shí)間內(nèi)，核電廠可選擇合適的時(shí)間窗口完成超期試驗(yàn)；若延遲時(shí)間在1.25倍監(jiān)督周期基礎(chǔ)上還超出24 h，應(yīng)當(dāng)充分評(píng)價(jià)機(jī)組風(fēng)險(xiǎn)，并采用相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)管控措施。此外，提出了詳細(xì)的超期風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程和管理方法，為建立更加合理的管理方式提供指導(dǎo)。