張軍旗，杜俊濤，花 鋒

（西安中核核儀器股份有限公司，西安 710000）

民用核安全設備包含民用核安全電氣設備和民用核安全機械設備，其基本功能就是在民用核設施中執行某些與安全相關的功能，如安全停堆、余熱導出和放射性物質極限內的釋放等。因此對于民用核設施來說，核安全設備的穩定性、可靠性及質量直接關系到核設施的安全運行與穩定。為此2007年國務院頒布了《民用核安全設備監督管理條例》，條例對民用核安全設備的設計、制造、安裝和無損檢驗活動做出有關規定［1］。條例中第三章第十二條規定：“民用核安全設備設計、制造、安裝和無損檢驗單位應當依照本條例規定申請領取許可證。”即從質量管控、專業技術、工作場所、設備設施等多個方面對民用核安全設備進行監督和管理。國家核安全局在2007年公布了第一批《民用核安全設備目錄》，并于2016年進行了修訂。修訂后的目錄包含19類機械設備和9類電氣設備，增加了核燃料循環設施后處理廠專用核安全設備（4類機械設備和1類電氣設備），并作出說明：“現有民用核安全設備持證單位可按照‘核安全2級覆蓋放化1級、核安全3級覆蓋放化2級、1E級設備等效’的原則，開展相同設備類別核燃料循環設施后處理廠專用核安全設備活動，無需單獨提出申請。”

核安全級輻射監測設備屬于民用核安全設備目錄中核安全（1E級）電氣設備的輻射監測探測器品類，包含氣體輻射監測探測器（如γ電離室輻射探測器、G-M計數管輻射探測器等）、閃爍體輻射監測探測器（如NaI 閃爍體探測器、塑料閃爍體探測器等）、半導體輻射監測探測器等。本次擴證項目是西安中核核儀器股份有限公司的重點科研項目，目的是實現華龍一號進口核級輻射監測設備的自主化研制，主要工作是完成“半導體輻射監測探測器”設計和制造許可證的申請工作，包含擴證申請、模擬件制作、設計驗證和鑒定試驗等內容。

1 質保體系的建立

核安全級輻射監測對于保障核電的安全運行，保證工作人員、公眾和環境安全至關重要。在其生產的過程中不僅要符合技術規格書的要求，還應滿足相應的國家標準，同時還需在整個設計壽命周期內能夠安全穩定地運行。為此企業必須建立完整的質保體系，以保證對核安全級輻射監測設備的設計和制造的全部過程進行有效管控，做到“安全第一，質量第一”，做到“四個凡事”（凡事有章可循，凡事有據可查，凡事有人負責，凡事有人監督）。按照國務院500號令《民用核安全設備監督管理條例》、HAF 003《核電廠質量保證安全規定》和導則的要求，企業必須編制核安全電氣設備設計和制造質保大綱、項目質量計劃，并按照HAF 601要求向核安全局監管部門進行備案。在整個設計、制造活動中，企業需要依照質保大綱、質量計劃及相關程序文件、作業文件要求，對設計和制造的全過程進行嚴格的質量控制。

在項目實施階段，質保工程師負責項目質保工作，按照項目實施的需要，編制項目質保大綱、質量計劃等項目專用程序，明確項目職責和接口關系，對影響生產過程的“人、機、料、法、環”等環節進行控制。在項目執行過程中，嚴格按照HAF標準的要求，設計、制造過程嚴格按照相關的程序文件及相關的技術圖紙、工藝進行生產過程的控制。

2 模擬件代表性

《民用核安全設備監督管理條例》第十三條要求申請許可證的單位應當制作具有代表性的模擬件。對于申請單位來說要依據所申請的類別制作模擬件，HAF 601對模擬件要求做出了相關描述：“按照申請類別、核安全級別、活動范圍、制造和安裝工藝、材料牌號、結構形式等制作具有代表性的模擬件。”［2］以本項目所申請的“半導體輻射監測探測器”為例，目錄對核級輻射監測設備的分類是按照傳感器類別進行劃分的，如氣體探測器、閃爍體探測器等。但在具體的設備中，這些傳感器僅僅完成核輻射探測的功能，將核輻射信號轉化為電信號供后續的電子學設備進行處理。圖1所示為半導體輻射探測器，采用PIPS（Passivated Implanted Planar Silicon）離子注入型鈍化硅探測器作為輻射探測元件，用于探測惰性氣體的β放射性活度濃度。

圖1 半導體輻射探測裝置Fig.1 Semiconductor radiation detection device

通常來說，根據不同的測量對象和使用功能，搭載同一類型傳感器的設備有許多種，以γ電離室輻射探測器為例，其核安全級設備包含Ⅰ型γ劑量率監測、Ⅱ型γ劑量率監測、事故及事故后γ劑量率監測及高量程惰性氣體活度濃度監測等。因此在制作模擬件時，需要結合實際使用情況和具體的產品制作模擬件。根據技術規格書的要求，本項目的代表性模擬件為“惰性氣體輻射監測儀”，其包含低量程段和高量程段，采用一體化整機結構，低量程惰性氣體采用半導體輻射探測器進行測量，高量程惰性氣體采用電離室輻射探測器進行測量。模擬件在結構形式、材料、制作工藝等方面與目標產品完全一致，并且該模擬件能夠充分體現目標產品的技術特性，如圖2所示。

圖2 惰性氣體輻射監測儀Fig.2 Noble gas radiation monitor

3 模擬件制作

根據核安全相關法規要求，在制作模擬件的過程與目標產品制作過程一致的情況下，模擬件才具有代表性［3］。具體體現為兩個方面，一是制作工序的一致性，二是制作過程的完整性，二者缺一不可。通過編制項目質量計劃，我們對模擬件的全部制作流程進行了詳細描述，同時也給出各道工序之間的關系。需要注意的是，模擬件制作方案與項目質量計劃需要提交核安全監管部門審核備案，待認可之后才可作為有效文件指導項目的實施。以本項目為例，制作過程就是將各種物料通過加工、焊接、組裝和集成等方式形成整機的過程。過程涉及的工藝包含機械裝配、板卡焊接、電纜制作、電纜組裝等典型工藝。一般來說需要保證模擬件的硬件布局與目標產品保持一致［4］。

《民用核安全設備監督管理條例》第二十四條規定，不得將監管部門確定的關鍵工藝環節分包給其他單位，也就是說模擬件制作過程中的關鍵工藝是核安全監管部門的重點監督對象，因為關鍵工藝會影響模擬件制作過程的產品質量、功能性能、技術指標、壽命、穩定性及可靠性等。因此在許可證擴證申請的申報材料中應當對關鍵工藝進行重點描述和說明［5］。值得注意的是，如果已有的工藝流程和工藝方法不能滿足模擬件制作的需要時，就需要開展新的工藝試驗和工藝評定，形成的工藝規范文件需要向監管部門報備，在后續制作過程中嚴格執行工藝流程。

模擬件制作過程中，質保人員應當根據項目質量計劃對制作過程中的重要質量控制點進行監督檢查，檢查現場執行技術文件的受控情況和文件執行的有效性，及時發現和反饋制造過程中存在的問題，組織質量計劃見證點的見證和見證記錄、資料的收集、整理，配合核安全監管部門對項目的監管活動。同時還應當編制項目質保監查計劃，開展項目的質保監查，對發現的問題逐項分解至責任部門，責成責任部門分析原因，采取糾正措施。質保部門在整改過程中進行指導和咨詢，整改完成后進行見證評審，關閉該糾正預防措施單，防止問題重復發生。對核安全監管部門選取的見證點，應根據質量計劃和控制程序，提前通知核安全監管部門參加見證。對發現的問題采取糾正措施單的形式完成整改，必要時應上報相關材料給核安全監管部門［6］。

4 鑒定試驗

按照條例規定要求，民用核安全設計單位應當開展設計驗證，驗證方式可采用設計評審、鑒定試驗或其他計算方式進行。采用試驗方式進行設計驗證，其目的是通過鑒定試驗證明設備在設計基準事件之前、期間和之后能夠執行正常的安全功能，同時證明其各項功能滿足上游技術規格書和國家標準要求［7］。按照GB/T 12727和EJ/T 1197，模擬件鑒定試驗包含基準試驗、正常運行環境條件試驗、耐久性試驗和地震試驗四大類，每一大類試驗又包含若干具體試驗項目，所有試驗條件應與技術規格書要求相匹配，在試驗項目完整和試驗條件典型的情況下模擬件的鑒定試驗才具有一定的代表性。試驗條件典型是指在鑒定試驗過程中模擬件所處的試驗環境與工程樣機實際運行的環境一致，如極限高低溫試驗，在選擇極限高低溫度時應參考上游技術規格書要求，同時應當保證有一定的裕量［9］。如果上游技術規格書未給出某些試驗的具體條件，應當參考國家標準，選取合適的試驗等級，同時應當進行報備，待核安全監管部門審核之后方能開展響應試驗。依據RCC-E-2005中B4000章節，K3鑒定的目的是確保安裝在安全殼外的設備能夠在正常環境條件下和地震荷載下以及在對某些設備特別規定的事故環境條件下完成其規定的功能。在進行地震試驗時，所選擇的樓層地震譜應當為設備所在樓層標高的反應譜，如果設備所在的具體安裝高度反應譜未給出，此時應當選擇大于設備高度的樓層反應譜，而不能依據國家標準給出的通用反應譜進行試驗。

5 結語

核安全級輻射監測設備在保障核電廠安全運行、保護工作人員和公眾免受放射性照射等方面具有重要的作用。由于其技術要求和復雜程度較高，一直以來，某些核安全級輻射監測設備由國外公司供貨。隨著我國三代核電技術的發展和華龍一號對設備國產化要求的提升，在國家大力推動核安全級設備國產化的背景之下，核安全級輻射監測設備的自主化供貨已勢在必行，同時也對國內核安全級輻射監測設備的研發設計和生產制造提出了更高的要求。國產廠家在進行核安全級輻射監測設備的研發與生產時需要從多方面進行把控。

（1）突破關鍵性技術，在某些情況下，設備的關鍵性技術的突破有助于保障核電廠的安全運行，只有掌握設備的研發和生產中的關鍵技術，才會擺脫受制于人的局面，同時也會保障核電的高質量發展。

（2）加強企業核安全觀建設，落實核安全法律法規要求，完善核安全管理體系。核安全級輻射監測設備不同于常規輻射監測設備，其設計與生產需要在核安全監管部門的監管下執行。企業設計、生產、質保等人員應當積極學習各類核安全法律法規，只有落實質量保證，設備的可靠性才會提升。

（3）在進行核安全設備設計和制造許可證申請時，應當嚴格遵守申請流程，堅決杜絕弄虛作假。在技術上，積極消化設計輸入文件和相關國家標準，同時對國外先進技術進行消化吸收再創新，攻堅克難［10］。在管理上嚴格執行質保大綱等質量體系，積極開展各類培訓，對設計、工藝、制造人員進行嚴格管理。重視不符合項，不符合項看似偶然，實則必然，應當組織力量從各方面對不符合項原因進行分析，必要時可邀請業內專家評審，消除隱患，形成經驗總結反饋，防止同類事件再次發生。堅決杜絕趕工期、搶進度等情況［4］。

目前，我國核安全級輻射監測設備的研發與生產已經取得突破性進展，后續應當積極落實核安全法律法規，努力實現核安全級輻射監測設備完全自主化與國產化［11］，從而達到國際先進水平，為華龍一號“走出去”國家戰略保駕護航。