船用核動力裝置定期安全審查機制研究

馬占軍 陸古兵 葉博書 王飛 朱利文

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.07.098

摘 要：國內外核電廠已經逐步開展了定期安全審查工作，定期安全審查已經成為民用核安全法規的一項制度和基本要求，對確保整個使用壽命內保持高水平安全起到了積極作用。有必要借鑒核電廠監管模式，該文主要是以老化管理為基礎研究船用核動力裝置定期安全審查方法，全面了解、掌握船用核動力裝置安全重要系統設備的技術狀態，及時采取有效措施保持或恢復安全重要系統設備設計安全功能，為船用核動力裝置的安全使用提供保證。

關鍵詞：船用核動力裝置 定期安全審查 老化管理 審查方法

中圖分類號：U664 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）03（a）-0098-04

隨著科學技術的進步、分析計算方法的發展、運行經驗的積累，核電廠設計技術飛速發展，安全標準、安全要求也有較大提高，逐步提出了定期安全評價與審查要求。根據國際原子能機構（IAEA）定義，定期安全審查（PSR）是指為了處理老化、改造、運行經驗、技術發展和選址方面的累積效應每隔一定時間對現有設施（或活動）的安全進行的系統性再評定，目的是確保在設施（或活動）的整個使用壽命內保持高水平安全。PSR是對常規審查和專門審查的補充，已經成為核安全法規的一項制度和基本要求。

我國正在運行的一代船用核動力裝置均已接近壽命末期，都面臨著不同程度的老化問題，經歷了多次修理，核動力裝置的技術狀態發生了較大改變。另外隨著船用核動力裝置使用強度加大，核動力裝置長時間運行，也暴露了部分技術要求與實際運行差別大的問題。此外，隨著科技進步、分析計算手段發展、運行經驗積累，其安全標準、安全要求也有所改變。

綜上所述，有必要通過研究，提供一種實用的審查方法，對運行船用核動力裝置實施定期安全審查制度，全面了解、掌握船用核動力裝置安全重要系統設備的技術狀態，針對安全隱患提出糾正措施，及時采取有效措施保持或恢復安全重要系統設備原設計安全功能，為船用核動力裝置的安全使用提供保證。也可以直接指導檢查、改換裝和針對性維修等工作。定期安全審查可以作為技術保障及核安全管理的重要組成部分。

1 船用核動力裝置定期安全審查方法及思路

如何針對船用核動力裝置運行實際開展定期安全審查，采用何種技術或方法來開展定期安全審查，目前還沒有相應的審查方法和標準可供使用。由于缺少國內外船用核動力裝置定期安全審查的相關經驗，在借鑒核安全導則HAD103/11和核電站定期安全審查經驗的基礎上，根據船用核動力裝置安全運行和可用性的重要度或貢獻，同時參考核電站在定期安全審查方面的經驗，初步篩選出定期安全審查的對象。在確定審查對象和評價深度后，根據具體審查對象的特點，研究和確定對各具體對象的審查內容、方法或手段，保證審查內容的有效性以及審查方法或手段的可操作性。

2 船用核動力裝置定期安全審查機制

該節以老化管理審查為例對船用核動力裝置定期安全審查進行探索。老化是指設備的物理特性隨著使用時間和使用周期的延長而不斷發生變化的過程。因為設備的老化，法國核電廠曾發生過壓力容器頂蓋貫穿件的應力腐蝕破裂和蒸汽發生器傳熱管支撐板的損傷。由此引發的核安全問題在國內外受到高度的重視。

老化管理對核動力裝置的安全運行非常重要，其重要性在于通過老化管理，長期有效地跟蹤、監測核動力裝置安全重要設備的狀態，并且可以用各種可量化的信息、可采集的數據來描述設備是否能夠完成其功能，是否發生了由于老化引起的功能降級，進而為設備的檢修管理提供基于老化機理的理論依據。

老化管理是船用核動力裝置定期安全審查的主要內容之一，其審查的目的主要是確定船用核動力裝置是否有系統、有效的老化管理大綱，是否對船用核動力裝置的老化進行著有效的管理，是否存在限制核動力裝置服役壽限的特性。對于運行在中后期的核動力裝置，老化管理更是定期安全審查的重點。

2.1 準備工作

在老化管理審查工作正式啟動之前，應首先具備老化審查工作開展的先決條件。這些條件包括：

（1）實施對象已組織有關人員確定了定期安全審查的總范圍、目標、內容、基本原則、要求和日程安排及指導性文件。

（2）實施對象已組織有關人員編寫了安全審查大綱、制定了定期安全審查的實施方案與計劃等船用核動力裝置定期安全審查文件。

（3）實施對象與相關業務單位協商、征求意見后已確定船用核動力裝置定期安全審查的方法、方式和組織、實施形式，成立了定期安全審查管理組，管理組由實施對象組織和協調，可邀請外單位技術干部或專家參加。

（4）在定期安全審查管理組的領導下建立了老化管理審查技術組，技術組人員主要由長期從事老化管理工作且熟悉老化管理的技術人員組成，可從其他單位邀請業務能力強，有豐富老化管理經驗的專家參加。

（5）已編制船用核動力裝置老化管理審查的指導文件，該指導文件是對前面定期安全審查確定的總的指導性文件的細化。

（6）老化管理技術組已編制詳細的老化管理審查行動計劃，該計劃是針對老化管理審查制定的審查目標、內容、要求和日程安排，是對前面定期安全審查確定的總的審查計劃的細化。

（7）老化管理技術組已準備好定期安全審查的技術文件，該技術文件包括審查的具體內容、審查方法、參考基準和記錄表格等。

（8）對老化管理審查的任務進行分配，確定各項審查的參加人員。

老化管理審查的上述準備工作完成后，按技術組制定的審查計劃全面實施船用核動力裝置老化管理的定期安全審查。

2.2 全面實施

根據老化管理審查的內容和性質不同，船用核動力裝置老化管理審查可分為兩個方面的工作：老化管理工作審查；裝置老化狀況及檢測技術審查。

第一，老化管理工作審查主要審查以下7個方面的內容。

（1）老化管理大綱。

老化管理大綱是管理單位制定的能有效、全面管理船用核動力裝置系統、設備和部件老化問題的大綱，是開展核動力裝置老化管理的總體性文件，用以指導和協調老化管理的相關活動。

老化管理大綱應具備的內容有以下幾種。

①老化管理所依據的法規、規范、導則和標準。

②老化管理大綱的模型和實施步驟。

③老化管理的組織結構。

④老化管理大綱與現有管理大綱和程序的關系。

⑤老化管理數據收集、記錄保存和數據庫系統的要求。

⑥老化管理設備篩選原則。

⑦老化機理分析的技術要求等。

老化管理大綱審查應確定是否有系統、有效的老化管理大綱，并評估現有老化管理大綱和程序對船用核動力裝置老化管理的適用性。

（2）老化管理制度、標準審查。

核動力裝置的老化管理具有長期性和持久性的特點，需要有一套科學的管理方法和制度。該項審查首先確定核動力裝置的老化管理是否有一套完善的制度規定，并對這些制度和規定的適用性進行評估，對老化管理參考的標準、法規規范的適用性進行審查。

（3）老化管理技術、措施和方案的審查。

該項審查的目的是確定核動力裝置的老化管理技術、措施和方法是否有效和適用。確認是否采取了下列老化管理措施來實現有效的老化劣化控制：

①是否在運行準則內運行。

②按照適當的要求進行檢查和監測。

③按照適當的準則評價觀測到的老化劣化，以評價完整性和功能能力。

④及時進行維修（部件修理或更換），以防止或糾正不可接受的老化。

（4）老化管理信息記錄審查。

老化管理對數據的歷史記錄有很強的依賴性，應有專門的管理程序對數據收集和記錄保存提出總體性的要求。老化管理所需要的數據可以分為原始數據、運行數據和維修數據等。

①原始數據：反映老化管理設備在設計、制造、安裝、調試階段的狀況。

②運行數據：反映老化管理設備的運行狀況以及可用性試驗和失效情況。

③維修數據：反映老化管理設備的監測和維修狀況。

設備的復雜程度不同，數據收集和記錄保存的具體要求和做法會有所不同，但都應顧及對上述三類數據信息的管理。

設備老化管理信息記錄除包括上述三類數據外，還應包括：老化機理分析、老化評價資料、管理類文件、歷次審查資料等。

（5）老化管理外部經驗審查。

該項審查用來評價核動力裝置運行管理部門對外部老化管理經驗的利用情況。來自其它核動力裝置或非核動力裝置的老化管理經驗及一些研究成果能夠幫助解決在老化管理中遇到的一些問題。

（6）老化管理范圍審查。

核動力裝置設備種類繁雜，合理地選擇老化管理的范圍十分必要。在確定老化管理研究、分析、評估的設備時，應遵循安全性、經濟性和可更換性的原則，所選擇的設備重點著眼于核動力裝置安全重要設備，這些設備對核動力裝置的安全性有著重要影響，不可更換或更換代價巨大。除了安全重要設備外，對核動力裝置的經濟性和壽命有重要影響的非安全重要設備也應納入老化管理的范圍。

該項審查的目的是確認所列的老化管理清單是否涵蓋了所有的安全重要設備，是否涵蓋了對經濟性和核動力裝置壽命有重要影響的所有設備。

（7）使用單位對老化管理工作的認識。

該項審查主要是檢查運行管理人員對核動力裝置老化管理的重視程度和理解深度，對設備老化有關現象的了解程度，對系統、設備和部件的實際狀態、老化影響和實際安全裕度的了解程度。

第二，對裝置老化狀況及檢測技術的審查主要包括以下4個方面的內容。

（1）裝置老化狀況審查。

該項審查主要是確定核動力裝置的老化程度，清楚地了解設備的實際狀態，為安全分析和確定是否需要維修和更換提供參考。

（2）裝置老化機理審查。

核動力老化管理的切入點是老化機理的研究。進行設備老化機理分析，首先應在廣泛調研設備設計資料的基礎上，對設備的基本狀況進行全面描述，包括設備功能、設計所遵循的規范和標準、主要設計參數和運行工況、設備結構描述、主要結構材料等；其次應查閱設備制造、安裝、調試、運行、維修記錄，形成重要文件描述，在制造過程中的重大不符合項以及運行過程中發生的故障往往會對設備的壽命產生影響，應予以記載；根據設備的材料特性、使用工況和環境條件，借鑒內外部經驗反饋進行老化機理分析。

分析時應視設備結構的復雜程度將設備進行零部件級的細分，對每一部件應以表單化結構分析該部件潛在的老化機理、老化是否會導致部件失效、部件失效對執行設計功能的影響、論述需要對該部件進行老化管理與否的理由、對該部件老化的監測方法，具備條件時還應給出老化狀態指標；最后對按部件篩選所得老化機理進行排序，給出需要重點關注的老化機理。

（3）老化檢測技術及其應用審查。

對設備進行老化檢測應首先確定設備的老化狀態指標。狀態指標就是對設備老化劣化有效監測的可測量參數，它給出所觀察設備的性能和物理狀態，同時還可用于判斷設備在觀察之后的一段時間內完成其特定功能的能力。

核動力裝置老化檢測應選擇合適的標準、程序及相應的監測技術或方法等，制定合理的數據采集周期，采集用于評估設備老化狀態的數據。對采集到的數據進行整理和分析，確定設備的執行能力，及時發現重大老化。

該項審查主要是對上述工作中采用的技術、方法、周期等進行驗證、評價，以改善運行管理部門在老化檢測技術方面的工作。

（4）設備老化對裝置安全運行的影響審查。

溯源設備及其所用材料的歷史數據資料，結合檢測所得到的當前數據，對設備老化狀況進行綜合性分析和評價，根據設備的可接受準則和所需要的安全裕度，確定設備目前的老化對安全運行的影響。條件允許的話，可給出設備剩余壽期。

2.3 審查后的相關工作

在上述所有工作完成后，技術組整理審查中的記錄文件，對老化管理審查工作進行綜合和總結，對不符合項給出及時、詳細、合理的糾正行動方案。通常糾正行動包括兩類：臨時糾正行動和長期糾正行動。制定糾正行動方案應遵循以下基本要求。

（1）所制定的糾正行動應是具體的，有針對性的，避免出現過于一般化的描述，以致糾正行動難以落實。如要求避免使用如“加強”等字眼。此外，還要求糾正行動必須有負責單位和完成日期。

（2）所制定的糾正行動應是可操作的，可以在實際中付諸實施，不應提出要求過高的或脫離實際的糾正行動，這包括糾正行動期限的制定也應是合理的。

（3）所制定的糾正行動應是可檢查的。為了便于糾正行動得到有效驗證，要求糾正行動有一個書面的跟蹤記錄，以檢查執行的結果，只有這樣才能收到好的效果。

（4）所制定的糾正行動應考慮代價與效果，平衡兩者之間的關系。以滿足確保安全需要的同時也不會產生不合理的經濟浪費。

（5）所制定的糾正行動不應引起其他方面的問題，糾正行動必須避免帶來新的問題，這一點是糾正行動得以順利執行的保證。

（6）所制定的糾正行動不應違反良好設計和運行實踐。

在老化管理審查的工作文件整理、綜合完畢后，編寫老化管理審查報告（含糾正行動方案），并上報上級管理單位。上級管理單位對上報的審查報告進行審評，并對糾正行動的執行情況和糾正效果進行跟蹤審查。具體流程如圖1所示。

3 可能遇到的主要困難

（1）運行情況不同導致定期安全審查難度較大，與核電站和研究堆運行環境不同，船用核動力裝置布置空間有限，運行環境差，在線、離線狀態監測數據少，部分設備、管道在役檢查可達性差，反應堆開蓋檢查間隔時間長、檢查手段差，這些都給相關定期安全審查活動帶來困難和挑戰。

（2）需要盡快制定完善有關規章制度，結合上級層面法規的制定修訂，參照《核動力廠定期安全審查》導則，制定其相應的導則以及細則、程序等文件。根據以往運行管理經驗，老化管理是長期弱項，需要督促實施對象進一步落實。也希望PSR開展以后能對使用單位的工作起到推動作用。

（3）需要盡快開展技術儲備，老化管理部分工作開展不夠充分，或者經驗不足，因此需要開展老化管理技術研究，為制定PSR方法奠定技術基礎。

上述問題需要在今后的工作中，通過船用核動力裝置設計研究單位、運行管理部門、技術管理部門、安全監管部門和維修部門的共同努力來不斷改進和完善船用核動力裝置定期安全審查的技術與方法，最終達到為船用核動力裝置的長期安全運行保駕護航。

4 結語

開展定期安全審查是核安全監管制度的基本要求，是借鑒世界核電運行安全監管經驗的有效舉措。該文通過借鑒核電站定期安全審查的方法、程序和經驗，結合船用核動力裝置實際情況，以老化管理為例，對船用核動力裝置的定期安全審查方法進行了初步探索。

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