CAP1400核電站物項(xiàng)分級(jí)體系簡(jiǎn)析

吳凱

摘 要：核電站設(shè)計(jì)上采取物項(xiàng)分級(jí)的方法，保證各個(gè)物項(xiàng)能夠得到合理且有區(qū)別的分級(jí)對(duì)待，從而進(jìn)一步提高機(jī)組的安全性能與經(jīng)濟(jì)性能。CAP1400物項(xiàng)分級(jí)在安全分級(jí)的基礎(chǔ)上，增加設(shè)計(jì)可靠性分級(jí)、發(fā)電可靠性分級(jí)，構(gòu)建了全面可靠的物項(xiàng)分級(jí)體系，進(jìn)一步提高了機(jī)組運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：物項(xiàng);安全分級(jí);CAP1400

物項(xiàng)為構(gòu)筑物、系統(tǒng)、部件（SSC）的總稱(chēng)。一個(gè)系統(tǒng)或一件復(fù)雜設(shè)備可能是由執(zhí)行不同具體功能的若干單元（部分）所組成，而不同的單元（部分）可能重要性不同。[1]根據(jù)核安全法規(guī)的要求，應(yīng)對(duì)核電廠物項(xiàng)進(jìn)行分級(jí)。核電站的物項(xiàng)分級(jí)是在安全分級(jí)的基礎(chǔ)上，在抗震方面、規(guī)范分級(jí)、質(zhì)量保證等方面進(jìn)行分級(jí)。總體而言，核電廠物項(xiàng)應(yīng)劃分為安全級(jí)和非安全級(jí)兩大等級(jí)。

1 傳統(tǒng)壓水堆的物項(xiàng)安全分級(jí)

依賴(lài)物項(xiàng)在控制運(yùn)行排放及限制事故排放所需的三項(xiàng)基本安全功能中的作用，將核電廠的全部物項(xiàng)按大類(lèi)分為安全級(jí)和非安全級(jí)，在非安全級(jí)物項(xiàng)中應(yīng)識(shí)別出有特殊要求的物項(xiàng)（安全重要的非安全級(jí)物項(xiàng)）。

根據(jù)物項(xiàng)所屬的領(lǐng)域分類(lèi)（分為承壓機(jī)械設(shè)備、非承壓機(jī)械設(shè)備、燃料組件和燃料相關(guān)組件、電氣設(shè)備、構(gòu)筑物等），進(jìn)行安全級(jí)別劃分。其中承壓機(jī)械設(shè)備分為安全1級(jí)（SC-1）、安全2級(jí)（SC-2）、安全3級(jí)（SC-3）、非安全級(jí)（NNS）、非安全級(jí)中有特殊要求的（NNS（S））。我國(guó)核安全導(dǎo)則HAD102/03中將“非安全級(jí)中有特殊要求的”稱(chēng)為安全4級(jí)。[2]

2 CAP1400的物項(xiàng)分級(jí)

CAP1400核電站的物項(xiàng)分級(jí)包括安全分級(jí)、抗震分級(jí)、質(zhì)量保證分級(jí)、設(shè)計(jì)可靠性分級(jí)（D-RAP）和發(fā)電可靠性分級(jí)（R分級(jí)）。

2.1 CAP1400的安全分級(jí)方法

CAP1400按照物項(xiàng)所執(zhí)行的具體功能進(jìn)行安全分級(jí)劃分，具體劃分為：A級(jí)、B級(jí)、C級(jí)、D級(jí)及其他級(jí)別，包括E、F、G、L、P、R、W級(jí)。其中A級(jí)、B級(jí)、C級(jí)為安全級(jí)，D級(jí)為有附加要求的非安全級(jí)，E、F、G、L、P、R、W級(jí)為非安全級(jí)。CAP1400將電氣部件劃分為C級(jí)、D級(jí)、E級(jí)。

2.2 抗震分級(jí)

CAP1400物項(xiàng)的抗震分級(jí)分為抗震I類(lèi)、抗震II類(lèi)、非抗震類(lèi)。

抗震I類(lèi)、抗震II類(lèi)的構(gòu)筑物、系統(tǒng)設(shè)備和部件的抗震設(shè)計(jì)基于安全停堆地震。抗震I類(lèi)適用于安全級(jí)物項(xiàng)，也包括其支持物項(xiàng)，A級(jí)、B級(jí)、C級(jí)物項(xiàng)的抗震分級(jí)一般為抗震I類(lèi);抗震II類(lèi)適用于執(zhí)行非安全級(jí)功能和安全停堆地震條件下不要求繼續(xù)執(zhí)行功能的SSC。抗震II類(lèi)的SSC使得在安全停堆條件下不會(huì)造成不可接受的結(jié)構(gòu)性失效或影響抗震I類(lèi)物項(xiàng)。安全分級(jí)D級(jí)中部分設(shè)備屬于抗震II類(lèi)。

2.3 D-RAP分級(jí)

D-RAP分級(jí)作為電廠設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要組成部分，通過(guò)概率安全評(píng)價(jià)、確定論工具、行業(yè)經(jīng)驗(yàn)反饋及專(zhuān)家建議，識(shí)別出風(fēng)險(xiǎn)重要的SSC，對(duì)這些SSC提出D-RAP要求，從而保證電廠設(shè)計(jì)的可靠性。

概率論方法：通過(guò)一級(jí)PSA和停堆分析、二級(jí)PSA分析，確定設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)增加值（RAW）、風(fēng)險(xiǎn)降低值（RRW）和F-V值（FVW）。將部件的可靠性值賦為0.0，則部件的RAW則是表示電廠堆芯損傷頻率增加的因子。將一個(gè)部件的可靠性值賦為1.0，則部件的RRW值就是表示電廠的堆芯損傷頻率降低的因子。F-V值也同樣應(yīng)用于篩選過(guò)程，它是某個(gè)事件對(duì)整個(gè)電廠堆芯損傷頻率貢獻(xiàn)的度量。對(duì)在PSA中模化的部件，RAW大于等于2的部件在D-RAP中考慮;RRW值大于等于1.005的部件將包括在D-RAP中加以考慮;F-V值大于等于05%的部件將包括在D-RAP中加以考慮。

確定論方法：專(zhuān)家組根據(jù)行業(yè)經(jīng)驗(yàn)、法規(guī)和工程判斷來(lái)選擇風(fēng)險(xiǎn)重要的SSC。通過(guò)確定論來(lái)識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)重要的SSC主要包含了以下方面的導(dǎo)則和因素：

（1）ATWS準(zhǔn)則。

（2）喪失全部交流電源。

（3）72小時(shí)后的動(dòng)操作。

（4）安全殼性能。

（5）與安全相關(guān)系統(tǒng)間不利的相互作用。

（6）抗震考慮。

D-RAP范圍內(nèi)考慮了下列風(fēng)險(xiǎn)重要的非安全相關(guān)系統(tǒng)：多樣化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、非1E直流電源和UPS系統(tǒng)、主交流電源系統(tǒng)、廠內(nèi)備用電源系統(tǒng)、正常余熱排出系統(tǒng)、設(shè)備冷卻水系統(tǒng)、重要廠用水系統(tǒng)。

專(zhuān)家組：在系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析、概率論方法和確定論方法得到的初步SSC清單基礎(chǔ)上，最終確定D-RAP中應(yīng)包括的SSC。在考慮把SSC增加至D-RAP時(shí)，要綜合考慮工業(yè)領(lǐng)域的信息和工程判斷。專(zhuān)家組成員資格主要依據(jù)在相關(guān)領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)，如在范圍及性能準(zhǔn)則開(kāi)發(fā)方面，熟悉設(shè)計(jì)、運(yùn)行、技術(shù)規(guī)格書(shū)、維修、事故分析、PSA、可靠性等方面的資深專(zhuān)家將作為專(zhuān)家組成員。

2.4 發(fā)電可靠性分級(jí)

CAP1400設(shè)計(jì)具有很高的可利用率和可靠性目標(biāo)。核電廠設(shè)計(jì)目標(biāo)為可利用率達(dá)到93%，每年的非計(jì)劃停堆次數(shù)小于1次。發(fā)電可靠性重要設(shè)備的識(shí)別方法與安全分級(jí)和D-RAP分級(jí)相互獨(dú)立，除對(duì)電力生產(chǎn)可靠性重要的設(shè)備外，不會(huì)包含那些對(duì)安全或風(fēng)險(xiǎn)重要物項(xiàng)。

從系統(tǒng)級(jí)的故障審查、設(shè)備級(jí)的故障模式和影響分析、技術(shù)規(guī)格書(shū)、投資保護(hù)短期可用性控制、業(yè)主程序要求、火災(zāi)安全停堆要求、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)要求等方面，進(jìn)行發(fā)電可靠性的分級(jí)。對(duì)電力生產(chǎn)可靠性重要的設(shè)備為“R項(xiàng)”。

2.5 質(zhì)量保證分級(jí)

為了便于開(kāi)展在設(shè)計(jì)、采購(gòu)、制造領(lǐng)域的質(zhì)量保證工作，基于SSC的安全分級(jí)、發(fā)電可靠性的影響程度和抗震類(lèi)別，對(duì)SSC進(jìn)行質(zhì)量保證等級(jí)的劃分。SSC質(zhì)量保證分級(jí)主要考慮安全分級(jí)、發(fā)電可靠性和抗震類(lèi)別等影響因素。SSC的質(zhì)量保證等級(jí)分為QSA、QRA、QNA三類(lèi)，QSA包括QSA1、QSA2、QSA3，QRA包括QRA1、QRA2、QRA3。

3 結(jié)論

與二代核電機(jī)組分級(jí)體系對(duì)比，設(shè)計(jì)可靠性分級(jí)、發(fā)電可靠性分級(jí)是CAP1400的特有之處，也是風(fēng)險(xiǎn)指引思想的體現(xiàn)。CAP1400的物項(xiàng)等級(jí)基于物項(xiàng)的安全分級(jí)，細(xì)化抗震分級(jí)、質(zhì)保分級(jí)，增加非安全相關(guān)系統(tǒng)附加管理要求、設(shè)計(jì)可靠性分級(jí)和發(fā)電可靠性分級(jí)，保證機(jī)組的安全性，提高了機(jī)組經(jīng)濟(jì)性和可靠性要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]王繼東.壓水堆核電廠物項(xiàng)分級(jí)：GB/T 17569-2013[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2013.

[2]趙偉明.GBT17569—1998《壓水堆核電廠物項(xiàng)分級(jí)》介紹[J].核標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量與質(zhì)量，2002.

[3]周小兵，王立來(lái).核電站大修活動(dòng)的質(zhì)保監(jiān)督分級(jí)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（28）：72-73.