臨界裝置運(yùn)維的質(zhì)量管理實(shí)踐

周 航 黃禮淵 牛 江 楊永木 鄧艾寧 余 婷

（中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院，四川 成都 610041）

臨界裝置（英文名Critical Facility）是為理論計(jì)算提供校驗(yàn)依據(jù)的物理實(shí)驗(yàn)裝置，可對(duì)堆芯結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行臨界試驗(yàn)測(cè)量，確定反應(yīng)堆的臨界特性，其具有結(jié)構(gòu)靈活可變、功率低、安全性強(qiáng)等特點(diǎn)，可在常溫常壓下開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，無(wú)須專設(shè)冷卻裝置。

針對(duì)臨界裝置的運(yùn)行和維護(hù)（以下簡(jiǎn)稱“運(yùn)維”），需要建立質(zhì)量保證體系，根據(jù)運(yùn)維實(shí)踐及管理部門審查的要求，逐步對(duì)運(yùn)行質(zhì)量保證大綱體系進(jìn)行完善。開(kāi)展臨界裝置運(yùn)維的質(zhì)量管理實(shí)踐研究，其核心是以事實(shí)為依據(jù)，對(duì)質(zhì)量工作實(shí)施過(guò)程深入剖析，指導(dǎo)臨界裝置運(yùn)維質(zhì)量工作的進(jìn)一步完善。

1 臨界裝置質(zhì)量管理概況

涉及臨界裝置質(zhì)量和安全的活動(dòng)必須做到“凡事有人負(fù)責(zé)、凡事有章可循、凡事有人監(jiān)督、凡事有據(jù)可查”。圍繞該質(zhì)量目標(biāo)，對(duì)質(zhì)量工作內(nèi)容進(jìn)行了劃分，形成層層落實(shí)、環(huán)環(huán)相扣的質(zhì)量管理責(zé)任體系。

1.1 現(xiàn)行質(zhì)量工作內(nèi)容

臨界裝置質(zhì)量管理的工作內(nèi)容包括臨界裝置安全重要物項(xiàng)和對(duì)運(yùn)維質(zhì)量有影響的各種活動(dòng)，具體包括采購(gòu)、加工、制造、裝卸、運(yùn)輸、貯存、運(yùn)行、試驗(yàn)、檢查、維修、換料、修改以及試驗(yàn)裝置的安裝、調(diào)試等[1]。

為保證臨界裝置運(yùn)維質(zhì)量，制定有臨界裝置質(zhì)量保證大綱，將與運(yùn)維相關(guān)的活動(dòng)分為管理性活動(dòng)和技術(shù)性活動(dòng)兩種：管理性活動(dòng)包括質(zhì)保大綱及其程序的制定和管理、質(zhì)保監(jiān)查、管理部門審查等；技術(shù)性活動(dòng)包括臨界裝置運(yùn)維、檢查、試驗(yàn)和修改等。

1.2 質(zhì)量管理責(zé)任體系

針對(duì)臨界裝置運(yùn)維的質(zhì)量管理工作，建立質(zhì)量管理責(zé)任體系，明確管理者的職責(zé)和各職能單位的責(zé)任，要求100%覆蓋臨界裝置運(yùn)維涉及的所有單位和部門。

在臨界裝置運(yùn)維的質(zhì)量管理責(zé)任體系中，單位的主管領(lǐng)導(dǎo)對(duì)臨界裝置的安全運(yùn)行負(fù)總責(zé)；分管領(lǐng)導(dǎo)負(fù)責(zé)組織制定和執(zhí)行質(zhì)量保證大綱，對(duì)臨界裝置運(yùn)行和大綱的實(shí)施負(fù)領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任；利用臨界裝置開(kāi)展科研、試驗(yàn)時(shí)，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人對(duì)臨界裝置運(yùn)行的質(zhì)量、安全負(fù)管理責(zé)任；從事影響質(zhì)量和安全的管理、執(zhí)行和驗(yàn)證活動(dòng)的部門和人員，對(duì)所從事的工作負(fù)責(zé)；質(zhì)量管理部門進(jìn)行監(jiān)督、檢查和監(jiān)查，以確保順利執(zhí)行臨界裝置運(yùn)行質(zhì)量保證大綱。

1.3 質(zhì)量管理方法

在科研工作中，臨界裝置運(yùn)維單位必須按照科學(xué)的方法進(jìn)行質(zhì)量管理，其中較有代表性的包括DMAIC模型[2]等，DMAIC模型來(lái)源于通用電氣公司的質(zhì)量管理案例，具體分為定義（define）、測(cè)量（measure）、分析（analyze）、改進(jìn)（improve）、控制（control），可實(shí)現(xiàn)臨界裝置運(yùn)維過(guò)程的持續(xù)改進(jìn)，保證試驗(yàn)測(cè)量的準(zhǔn)確性和人員作業(yè)安全性，如圖1所示。

圖1 臨界裝置物理試驗(yàn)人員采用的DMAIC模型

運(yùn)維單位在試驗(yàn)前對(duì)試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行梳理，對(duì)可能出現(xiàn)的質(zhì)量安全問(wèn)題進(jìn)行分析，完成試驗(yàn)要求的定義。試驗(yàn)期間，對(duì)測(cè)量過(guò)程和測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行分析，完成試驗(yàn)前狀態(tài)檢查，按照計(jì)劃開(kāi)展試驗(yàn)。對(duì)分析數(shù)據(jù)時(shí)同以往數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，驗(yàn)證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，并對(duì)數(shù)據(jù)的敏感性和不確定性進(jìn)行分析，確定試驗(yàn)主要擾動(dòng)因素。在改進(jìn)過(guò)程中組織團(tuán)隊(duì)成員對(duì)試驗(yàn)中遇到的問(wèn)題和主要擾動(dòng)因素進(jìn)行分析。最后擬定控制計(jì)劃?；谠撡|(zhì)量方法，臨界裝置運(yùn)維單位按照質(zhì)量管理大綱的相關(guān)要求，進(jìn)行質(zhì)量過(guò)程嚴(yán)格管理。

2 影響臨界裝置質(zhì)量工作的要素

臨界裝置運(yùn)維單位要完成質(zhì)量工作，除了責(zé)任體系和管理方法的頂層設(shè)計(jì)之外，主要體現(xiàn)在質(zhì)量管理小組的建立和質(zhì)量工作的“先細(xì)化、再實(shí)施”上。

2.1 質(zhì)量管理小組

負(fù)責(zé)臨界裝置運(yùn)維的班組需要設(shè)置專門的質(zhì)量管理小組，所有質(zhì)量管理成員須取得相關(guān)執(zhí)照。在臨界裝置的運(yùn)維過(guò)程中，小組成員的職責(zé)劃分如下：1）質(zhì)量控制監(jiān)督人員在驗(yàn)證過(guò)程控制工作和檢驗(yàn)、試驗(yàn)控制活動(dòng)中，驗(yàn)證質(zhì)量控制人員所從事的質(zhì)量控制工作是否按照質(zhì)量保證大綱中相關(guān)的控制要求和質(zhì)量控制工作程序、質(zhì)量計(jì)劃等要求進(jìn)行，是否滿足規(guī)定的要求。2）質(zhì)量工程師旨在對(duì)所在班組的員工開(kāi)展程序培訓(xùn)，按程序進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)反饋，負(fù)責(zé)監(jiān)督各類檢查提出的整改要求的落實(shí)，按質(zhì)量部門要求收集體系建設(shè)及運(yùn)行相關(guān)質(zhì)量信息，督促班組提交相關(guān)質(zhì)量論文，組織QC小組活動(dòng)。3）監(jiān)造工程師負(fù)責(zé)按要求執(zhí)行外協(xié)試驗(yàn)設(shè)備制造過(guò)程的監(jiān)造，負(fù)責(zé)設(shè)備制造進(jìn)度跟蹤，對(duì)供貨方的質(zhì)量控制過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督檢查，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題提出整改要求，并驗(yàn)證整改情況，簽署制造過(guò)程質(zhì)量計(jì)劃中的質(zhì)量見(jiàn)證點(diǎn)。

2.2 細(xì)化質(zhì)量工作

臨界裝置運(yùn)維活動(dòng)涉及范圍較廣，在具體的實(shí)施過(guò)程中，要制定嚴(yán)格的質(zhì)量規(guī)范措施。做好“先細(xì)化，再實(shí)施”的兩步走工作。現(xiàn)行的臨界裝置運(yùn)維的質(zhì)量管理工作，涉及質(zhì)量監(jiān)督和監(jiān)察、管理部門審查、運(yùn)行維護(hù)及現(xiàn)場(chǎng)管理和人員培訓(xùn)四個(gè)方面。

2.2.1 質(zhì)量監(jiān)督和監(jiān)查

臨界裝置進(jìn)行試驗(yàn)運(yùn)行前，均要求編制試驗(yàn)文件，履行審批手續(xù)，并由質(zhì)量管理部門對(duì)試驗(yàn)前準(zhǔn)備狀態(tài)進(jìn)行檢查，確保試驗(yàn)相關(guān)的人員、設(shè)備、試驗(yàn)文件、試驗(yàn)環(huán)境滿足規(guī)定的要求。

質(zhì)量管理部門根據(jù)運(yùn)行監(jiān)督大綱要求和年度運(yùn)行任務(wù)情況制定年度質(zhì)量監(jiān)督計(jì)劃，重點(diǎn)對(duì)定期試驗(yàn)、在役檢查、安全及安全相關(guān)級(jí)設(shè)備的維修、修改，重大的科研試驗(yàn)活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)督，根據(jù)監(jiān)督發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題提出整改要求。

每年由質(zhì)量管理部門制定質(zhì)量保證監(jiān)查計(jì)劃，實(shí)施對(duì)臨界裝置的監(jiān)查，臨界裝置運(yùn)維相關(guān)部門根據(jù)監(jiān)查提出的糾正措施要求制定糾正措施計(jì)劃，進(jìn)行糾正。

2.2.2 管理部門審查

每年由質(zhì)量管理部門組織，分管臨界裝置運(yùn)維的領(lǐng)導(dǎo)主持進(jìn)行管理部門審查，并根據(jù)審查意見(jiàn)實(shí)施對(duì)質(zhì)量保證體系的改進(jìn)。根據(jù)管理部門的審查的結(jié)果，判定臨界裝置運(yùn)維質(zhì)量保證大綱是否得到有效實(shí)施，質(zhì)量保證大綱是否充分、適宜。

2.2.3 運(yùn)行維護(hù)及現(xiàn)場(chǎng)管理

運(yùn)維班組每年制定維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃、在役檢查計(jì)劃、預(yù)防性維修計(jì)劃，并按計(jì)劃實(shí)施對(duì)裝置、設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)和定期試驗(yàn)。反應(yīng)堆現(xiàn)場(chǎng)配備安全分析報(bào)告、質(zhì)量保證大綱程序、應(yīng)急計(jì)劃和實(shí)施程序等全套有效的技術(shù)資料。涉及反應(yīng)堆應(yīng)用和修改以及維修、維護(hù)工作均嚴(yán)格按有關(guān)程序執(zhí)行。

臨界裝置按照要求每月進(jìn)行保養(yǎng)運(yùn)行，保證各儀器儀表及各系統(tǒng)工作正常。每月對(duì)慢化劑水質(zhì)進(jìn)行測(cè)量，保證水質(zhì)滿足要求。

臨界裝置運(yùn)行人員必須經(jīng)考核合格，持有國(guó)家核安全局頒發(fā)的運(yùn)行執(zhí)照。安排專門的輻射防護(hù)人員，配備足夠的輻射防護(hù)用品和輻射劑量監(jiān)測(cè)儀表。放射性工作區(qū)域嚴(yán)格實(shí)行“分區(qū)”管理。為保證臨界裝置運(yùn)行設(shè)備安全，控制人員和設(shè)備出入。

2.2.4 人員培訓(xùn)

臨界裝置運(yùn)行人員、維修人員和輻射防護(hù)人員的培訓(xùn)包括理論學(xué)習(xí)和實(shí)際操作培訓(xùn)，采取現(xiàn)場(chǎng)授課和操作演練的方式進(jìn)行。根據(jù)培訓(xùn)大綱的要求，每年制定“臨界裝置人員培訓(xùn)和再培訓(xùn)計(jì)劃”，按計(jì)劃完成對(duì)運(yùn)行人員、維修人員和輻射防護(hù)人員等的培訓(xùn)。

3 質(zhì)量管理實(shí)踐成效

3.1 質(zhì)量管理響應(yīng)情況

在應(yīng)用以上質(zhì)量管理方法的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)研從2013年至今的運(yùn)行記錄和質(zhì)量檢查記錄，對(duì)臨界裝置運(yùn)維的質(zhì)量管理活動(dòng)響應(yīng)情況進(jìn)行分析：1）臨界裝置進(jìn)行反應(yīng)堆物理試驗(yàn)和保養(yǎng)運(yùn)行，無(wú)非計(jì)劃停堆。2）試驗(yàn)過(guò)程中嚴(yán)格了遵守臨界裝置運(yùn)行限值和條件，核設(shè)施各系統(tǒng)和設(shè)備的安全性能滿足臨界裝置最終安全分析報(bào)告的要求，嚴(yán)格按操作規(guī)程操作，保證了反應(yīng)堆物理試驗(yàn)的安全，無(wú)運(yùn)行事件。3）臨界裝置運(yùn)行、維修、試驗(yàn)人員近7年的年平均放射性劑量為0.12 mSv/人，最大個(gè)人劑量值0.93 mSv，遠(yuǎn)低于15 mSv的運(yùn)維單位限值，遠(yuǎn)低于GB 18871—2002《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的5年100 mSv、每年不超過(guò)50 mSv的個(gè)人年劑量管理限值，見(jiàn)表1。4）臨界裝置近7年來(lái)在運(yùn)行和維修過(guò)程中無(wú)液體放射性廢物產(chǎn)生；臨界裝置運(yùn)行功率低，持續(xù)時(shí)間短，氣體放射性廢物排放總活度很低；產(chǎn)生的固體放射性廢物（手套、口罩等）最大值為20 kg，表面γ輻射劑量水平最大值為0.20 μSv/h，與本底γ輻射水平0.15 μSv/h相當(dāng)；表面α、β污染水平最大值為1.25Bq/cm2，低于國(guó)家規(guī)定的4Bq/cm2限值，在使用完畢后集中存放，符合GB14500—2002《放射性廢物管理規(guī)定》中少量核技術(shù)應(yīng)用廢物的臨時(shí)貯存要求，如表1所示。5）通過(guò)對(duì)廠址及周圍環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，環(huán)境的放射性氣溶膠歷年最大值為6.41×10-6Bq/L，平均值為4.46×10-6Bq/L，與原有本底調(diào)查值4.0×10-6Bq/L相當(dāng)，見(jiàn)表1。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，氣溶膠的放射性水平很低，對(duì)環(huán)境無(wú)可察覺(jué)的影響。6）臨界裝置現(xiàn)場(chǎng)配有全套應(yīng)急文件，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急設(shè)施包括便攜式劑量監(jiān)測(cè)儀、劑量筆、應(yīng)急防護(hù)用品、應(yīng)急專用電話和傳真機(jī)、報(bào)警喇叭。定期對(duì)應(yīng)急設(shè)備進(jìn)行清點(diǎn)、保養(yǎng)和維護(hù)，確保處于正常可用狀態(tài)。每年均開(kāi)展假想外電源失電、假想地震疊加停堆系統(tǒng)失效、假想短周期疊加卡棒事故等廠房應(yīng)急演習(xí)，提高人員應(yīng)對(duì)突發(fā)安全狀況的能力。7）臨界裝置基于縱深防御，采用多道防護(hù)屏障，燃料元件結(jié)構(gòu)性能良好，試驗(yàn)大廳完好，多道防護(hù)無(wú)變化且完整有效。8）臨界裝置開(kāi)展的零功率物理實(shí)驗(yàn)，元件消耗可以忽略，裝堆和出入庫(kù)嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)操作規(guī)程，燃料元件無(wú)損壞。每年的核材料盤(pán)存工作記錄顯示，盤(pán)存結(jié)果帳物相符。9）臨界裝置廠區(qū)的核材料庫(kù)和核設(shè)施實(shí)物保護(hù)等級(jí)為Ⅰ級(jí)，實(shí)施的實(shí)物保護(hù)工程建設(shè)將保護(hù)區(qū)域分為控制區(qū)、保護(hù)區(qū)和內(nèi)區(qū)，建設(shè)了各區(qū)域的周界和出入口，并設(shè)置相應(yīng)的探測(cè)、延遲、反應(yīng)通信設(shè)備，控制保衛(wèi)中心全天24 h值守。10）臨界裝置培訓(xùn)包括取照人員培訓(xùn)、運(yùn)行人員再培訓(xùn)和試驗(yàn)前培訓(xùn)。統(tǒng)計(jì)歷年培訓(xùn)時(shí)長(zhǎng)信息，2013—2017年開(kāi)展了取照人員培訓(xùn)，每人每年平均194.2 h，最少119 h，如圖2所示；運(yùn)行人員再培訓(xùn)每人每年平均86.14 h，最少64 h，如圖3所示；試驗(yàn)前培訓(xùn)每人每年平均18.83 h，最少11 h。根據(jù)國(guó)防科工委引發(fā)的《研究堆操縱人員換照資格審查申請(qǐng)報(bào)告》，再培訓(xùn)時(shí)間超過(guò)規(guī)定的60 h限值，符合相關(guān)要求。

表1 近7年的個(gè)人年劑量、放射性廢物和環(huán)境放射性劑量統(tǒng)計(jì)表

圖2 近7年取照人員培訓(xùn)時(shí)長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)

圖3 近7年運(yùn)行人員再培訓(xùn)時(shí)長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)

3.2 質(zhì)量檢查問(wèn)題落實(shí)情況

國(guó)家核安全局、國(guó)防科工局、生態(tài)環(huán)境部（原環(huán)境保護(hù)部）西南核與輻射安全監(jiān)督站、蘇州核安全中心、單位質(zhì)量管理部門等單位及個(gè)人定期對(duì)臨界裝置的質(zhì)量管理和安全運(yùn)行情況進(jìn)行質(zhì)量審查、質(zhì)量監(jiān)督和質(zhì)量監(jiān)查。

按相關(guān)規(guī)程和規(guī)定要求，臨界裝置運(yùn)維班組每年年初制定全年運(yùn)行維護(hù)及檢查計(jì)劃，針對(duì)臨界裝置每月至少進(jìn)行2次運(yùn)行維護(hù)，每半年進(jìn)行1次定期試驗(yàn)，每年進(jìn)行1次在役檢查。在這些例行的維護(hù)、檢查活動(dòng)中，對(duì)工作現(xiàn)場(chǎng)包括反應(yīng)堆大廳、核材料和放射源庫(kù)、控制室、回路間、試驗(yàn)室及其他工藝房間等進(jìn)行巡查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題或隱患及時(shí)排除整改。近7年的相關(guān)記錄與存檔文件顯示，在各項(xiàng)安全檢查和監(jiān)察活動(dòng)中，臨界裝置運(yùn)維班組對(duì)檢查專家提出的整改要求和建議，均及時(shí)進(jìn)行了整改和反饋，質(zhì)量檢查問(wèn)題的落實(shí)率達(dá)到了100%。

4 結(jié)論

臨界裝置運(yùn)維質(zhì)量管理工作是一項(xiàng)煩雜的系統(tǒng)工程，其不僅包括了各項(xiàng)質(zhì)量活動(dòng)，而且是以科學(xué)的管理方法為核心，以質(zhì)量管理小組的職責(zé)分工和質(zhì)量工作細(xì)化為主線，配合相關(guān)部門的質(zhì)量審查、監(jiān)督和監(jiān)查，對(duì)運(yùn)維過(guò)程質(zhì)量保證體系的系統(tǒng)性整合。該文在現(xiàn)行臨界裝置質(zhì)量管理工作的基礎(chǔ)上，對(duì)影響臨界裝置質(zhì)量工作的要素進(jìn)行了探討，通過(guò)臨界裝置質(zhì)量管理實(shí)例分析，證明了質(zhì)量管理方法的有效性。該方法對(duì)類似試驗(yàn)設(shè)施的質(zhì)量管理也有重要的借鑒意義。