張藝萱 李 陽 李鵬飛

(中國核電工程有限公司，北京 100840)

風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測器在國內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀

張藝萱 李 陽 李鵬飛

(中國核電工程有限公司，北京 100840)

對Risk Monitor(RM)進(jìn)行了簡要介紹，概述了美國、西班牙、英國、匈牙利、加拿大等國家的監(jiān)管部門對使用和發(fā)展RM的觀點(diǎn)，分析了發(fā)展RM的優(yōu)勢與阻礙因素，為RM的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

核電站，風(fēng)險(xiǎn)，監(jiān)管，開發(fā)

1 概述

概率安全分析(PSA)技術(shù)通過對風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行量化分析，全面考慮各種因素的影響來進(jìn)行綜合決策，為安全有關(guān)問題的決策提供了完整的安全評價(jià)方法。Living PSA的一個(gè)特定應(yīng)用是Risk Monitor，這是一個(gè)基于電廠實(shí)際配置的實(shí)時(shí)分析工具，它由電廠運(yùn)行人員提供日常風(fēng)險(xiǎn)信息，用于計(jì)算電廠點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)值，為電廠安全運(yùn)行提供決策依據(jù)。RM的應(yīng)用數(shù)量不斷增長，其發(fā)展也已經(jīng)成為一種公認(rèn)的趨勢[1]。

本文概述了11個(gè)國家的監(jiān)管部門對使用和發(fā)展RM的觀點(diǎn)。根據(jù)已有文獻(xiàn)的問卷調(diào)查，收集了相關(guān)信息[2]。本文分別闡述了有RM的相關(guān)國家監(jiān)管當(dāng)局的回復(fù)，沒有RM的相關(guān)國家監(jiān)管當(dāng)局的回復(fù)以及國內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀。

2 應(yīng)用RM的國家的情況

2.1 美國

目前，RM在美國核電廠的應(yīng)用最為廣泛。他們目前正在使用的軟件包有Safety MonitorTM，EOOS(Equipment Out Of Service)，Risk and Reliability Workstation等。美國核管會(NRC)已出臺了多個(gè)PSA相關(guān)的政策聲明，并制定了風(fēng)險(xiǎn)指引管理規(guī)定，通過多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行具體核電廠狀態(tài)評價(jià)。根據(jù)有關(guān)監(jiān)管要求，NRC并沒有要求目前所有執(zhí)行10CFR50的運(yùn)行核電站都執(zhí)行PSA或RM。然而，為了單個(gè)電站檢查(IPEs)，幾乎所有核電廠都在用RM進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)。2000年以后，美國聯(lián)邦法規(guī)在反應(yīng)堆監(jiān)管過程的建立、維修規(guī)則的實(shí)施、核動力廠修改、SSC的風(fēng)險(xiǎn)指引型分級和處理等方面頒布了新的法規(guī)要求。工業(yè)界也發(fā)布了一些標(biāo)準(zhǔn)[3]。由RM提供的風(fēng)險(xiǎn)信息將與更多的傳統(tǒng)工程經(jīng)驗(yàn)一起用于集成決策制定過程，比如保持安全邊界、保持縱深防御原則和性能監(jiān)測等。同時(shí)，目前美國很多核電廠也沒有全范圍的PSA模型，比如西屋業(yè)主集團(tuán)所有成員電廠的PSA狀況普查結(jié)果表明，含有停堆工況的PSA占24%，有地震模型的占16%，有火災(zāi)模型的占25%，有二級PSA模型的占32%[4]。

從監(jiān)管角度看，引進(jìn)RM的原因是其操作靈活性讓持證單位有了更大的主動性。一些持證單位將RM用于反應(yīng)堆監(jiān)督程序——重要決策過程Significance Determination Processes。另外，一些單位也將RM用于日常配置管理、例行維修和大修計(jì)劃等。

阻礙發(fā)展RM的最大原因是成本問題，在使用PSA節(jié)省下來的成本和開發(fā)PSA的費(fèi)用孰高孰低的問題上還存在一些爭議。

監(jiān)管機(jī)構(gòu)并不要求持證單位在換證時(shí)進(jìn)行PSA，但根據(jù)法律的要求，持證單位申請換證必須解決嚴(yán)重事故管理及應(yīng)對風(fēng)險(xiǎn)的方案?；?0CFR52的先進(jìn)型反應(yīng)堆和新反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)則要求設(shè)計(jì)認(rèn)證中必須包括特定的PSA。在10CFR52規(guī)定下，申請聯(lián)合運(yùn)行執(zhí)照也必須參照并遵循設(shè)計(jì)特定PSA或本身就包括PSA。

2.2 西班牙

所有的西班牙核電站都有一個(gè)完整的PSA體系，并在滿功率運(yùn)行的情況下執(zhí)行基于一級PSA模型的RM。目前的情況如下：

1)Cofrentes核電站為規(guī)劃功率運(yùn)行期間的在線檢查風(fēng)險(xiǎn)評估而開發(fā)了RM。它使用EOOSTM，這一系統(tǒng)在2000年—2001年間進(jìn)行了一年的測試，目前已應(yīng)用在主控室和維修計(jì)劃辦公室。

4)Ascó 和 Vandellós Ⅱ核電站也都利用EOOSTM開發(fā)了基于功率運(yùn)行一級PSA的RM。

2.3 墨西哥

墨西哥的Laguna Verde核電站將RM的結(jié)果當(dāng)作試驗(yàn)依據(jù)，它的模型將根據(jù)已驗(yàn)證過的新版PSA升級。這一過程使用EOOSTM軟件并基于僅包含內(nèi)部嚴(yán)重事件的滿功率運(yùn)行PSA。監(jiān)管機(jī)構(gòu)CNSNS認(rèn)為RM是持證單位評估實(shí)際電站配置風(fēng)險(xiǎn)和計(jì)劃維修風(fēng)險(xiǎn)的合適工具，特別是RM很適合用于證明維修安排避免了高風(fēng)險(xiǎn)，以及為Laguna Verde核電站提供更靈活的運(yùn)行方式。另一個(gè)主要原因是為了遵守美國NRC維修規(guī)程，因?yàn)槊绹筮\(yùn)營單位評估和管理維修活動的風(fēng)險(xiǎn)。CNSNS向Laguna Verde發(fā)出了發(fā)展和使用RM所需滿足的最低要求的信函。持證單位需要達(dá)到這一要求，并接受驗(yàn)收，以顯示RM符合維修規(guī)程。具體要求如下：1)能夠模仿選擇正常運(yùn)行系統(tǒng)運(yùn)行和待命序列的變化，以及打開或關(guān)閉配電系統(tǒng)或流體泵送系統(tǒng)連接的系統(tǒng)隊(duì)列變化的電站配置變化；2)考慮到一些表現(xiàn)出元件故障的基準(zhǔn)事件的因素或人因錯誤改變了他們基于始發(fā)事件或電站組態(tài)的概率；3)準(zhǔn)許根據(jù)外部電站條件和內(nèi)部電站活動改變初始事件頻率；4)當(dāng)一個(gè)序列被移除以便維修和測試時(shí)，會降低冗余水平，因此模仿具有高度冗余系統(tǒng)的共因失效(CCF)；5)經(jīng)過分析，由于使用集中引發(fā)事件，需要移除存在于基準(zhǔn)PSA模型中的不對稱性。

2.4 斯洛文尼亞

1)ΔCDF時(shí)間點(diǎn)不能大于1×10-3每堆年或1.14×10-7每堆小時(shí)，這是為了避免有錯誤的系統(tǒng)或部件的組合同時(shí)停止工作。

2)每周ΔCDP必須少于6×10-7，這是為了保證使風(fēng)險(xiǎn)影響均勻的分布在整個(gè)運(yùn)行周期中。

2.5 英國

目前英國有兩個(gè)核電廠在使用RM。Heysham2使用的是ESSM，Torness使用的是ESOP1/LINKITT的組合。ESSM很符合運(yùn)行規(guī)程，包括特定的一套電廠大修要求和允許操縱員執(zhí)行在線風(fēng)險(xiǎn)評估，以確定風(fēng)險(xiǎn)是否在可接受范圍內(nèi)。ESOPI則主要符合對電站的技術(shù)說明，以確定是否可以接受持續(xù)操作時(shí)的電廠配置。如果這個(gè)要求不能滿足，LINKITT就用于確定風(fēng)險(xiǎn)的增加和允許的時(shí)間。這兩個(gè)是在1988年投入使用的，是世界范圍內(nèi)第一個(gè)RM。在1998年，兩座電廠都經(jīng)歷了定期安全檢查(PSR)，其中一部分就是發(fā)布了新的二級PSA。這表明了這兩座電廠升級RM的必要性，并且發(fā)布了新的RM軟件包ESOP。它可以檢查與運(yùn)行規(guī)則/技術(shù)規(guī)范的一致性，并確定增加的風(fēng)險(xiǎn)。這個(gè)軟件包已經(jīng)安裝在這兩座電廠。另外，人們正在評估是否在Sizewell B 壓水堆使用RM，Sizewell B同時(shí)也在考慮RiskWatcherTM和Safety MonitorTM。

RM(ESSM和ESOP1/LINKITT)的原型是由持證單位內(nèi)部開發(fā)的，這項(xiàng)費(fèi)用包括新軟件的開發(fā)、從PSA到RM的使用轉(zhuǎn)換，以及所有相關(guān)的V&V，這在當(dāng)時(shí)看來是數(shù)額特別巨大的，以至于其他先進(jìn)型氣冷堆(AGR)都沒有使用RM。直到現(xiàn)在也沒有將RM的使用擴(kuò)展到其他AGR的計(jì)劃，但可能根據(jù)Heysham2和Torness開發(fā)ESOP的經(jīng)驗(yàn)來考慮是否擴(kuò)展。這兩座核電廠開發(fā)ESOP表明了現(xiàn)在用于開發(fā)軟件和轉(zhuǎn)化PSA的花銷是非常低的。雖然英國現(xiàn)在對于持證單位開發(fā)RM沒有明確規(guī)定，但是核裝置監(jiān)督當(dāng)局(NII)已經(jīng)認(rèn)可RM在這兩座電廠的安全運(yùn)行方面的重要作用，并且一直在持續(xù)關(guān)注國內(nèi)外的發(fā)展情況，開展了大量的研究活動。

3 未應(yīng)用RM的國家的情況

3.1 匈牙利

雖然匈牙利核電廠中PSA工具的應(yīng)用越來越廣泛，但現(xiàn)有設(shè)備并沒有使用RM，并且也沒有監(jiān)管要求他們開發(fā)和使用。然而，用RM進(jìn)行運(yùn)行安全評價(jià)一直是業(yè)主的長期目標(biāo)。匈牙利原子能機(jī)構(gòu)(HAEA)的核能安全理事會在使用一款類似于PSA的工具，叫做Risk Supervisor，它已常規(guī)性的使用在事件評估中，其目的在于確定事件調(diào)查技術(shù)和提供更多的確定事件風(fēng)險(xiǎn)特征詳細(xì)解釋。它提供的風(fēng)險(xiǎn)提示用于補(bǔ)充安全相關(guān)問題的傳統(tǒng)決策方法。Risk Supervisor將進(jìn)一步的開發(fā)其他電廠運(yùn)行模式(低功率停堆)，將PSA擴(kuò)展到包括內(nèi)部火災(zāi)、水淹和地震等二級PSA。

3.2 加拿大

只要不干擾常規(guī)監(jiān)管活動，加拿大核安全委員會(CNSC)關(guān)于RM的開發(fā)和使用的態(tài)度就是中立的。然而，為了更好的監(jiān)管，加拿大的持證單位會傾向于使用RM?，F(xiàn)在，Ontario Power Generation已經(jīng)用EOOSTM給設(shè)備維修和與各種電廠配置有關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)提供指導(dǎo)。他們也很積極的參與到一個(gè)關(guān)于風(fēng)險(xiǎn)和可靠性工作站的國際項(xiàng)目，其范圍包括取證、安全和生產(chǎn)要求，項(xiàng)目的結(jié)果預(yù)期會對監(jiān)管過程產(chǎn)生影響。如果這樣，CNSC可能將會參與審查RM的計(jì)算方法、軟件和應(yīng)用，以確保他們被正確的使用。RM提供的風(fēng)險(xiǎn)情況將會通過可接受性來評估。在自愿的基礎(chǔ)上，持證單位會在開發(fā)RM及其相關(guān)應(yīng)用的過程中與CNSC保持溝通。

3.3 日本

在日本，核安全委員會沒有要求核電站開發(fā)和使用RM，也沒有制定相關(guān)導(dǎo)則。他們的管理準(zhǔn)則是在運(yùn)行期間嚴(yán)禁維修活動，所有安全相關(guān)系統(tǒng)的預(yù)防維修活動都需要在停堆期間進(jìn)行。技術(shù)說明中已經(jīng)嚴(yán)格定義了運(yùn)行期間準(zhǔn)許的電站配置，因此，沒有地方可以有效的使用RM提供的風(fēng)險(xiǎn)信息。然而，在一定程度上，也有管理的靈活性，比如對已經(jīng)計(jì)劃好的在計(jì)劃停堆期間的維修活動，在不影響電站安全的情況下使用RM去計(jì)劃、優(yōu)化和縮短維修活動。因此，只要一些單位完全的執(zhí)行了強(qiáng)制規(guī)定，他們就有可能自愿的使用RM，并進(jìn)行可行性研究。

3.4 比利時(shí)

在比利時(shí)，沒有電站執(zhí)行RM，也沒有電站預(yù)計(jì)在近期開發(fā)RM。監(jiān)管當(dāng)局AVN并沒有要求為電站開發(fā)并使用必要且可行的RM。目前也沒有改變現(xiàn)狀的原因。其他PSA的應(yīng)用被賦予了優(yōu)先權(quán)。AVN擁有完整的比利時(shí)電站PSA模型，它們被用于PSA的常規(guī)審查和基于PSA的事件分析，但AVN并沒有RM軟件。

3.5 瑞士

瑞士聯(lián)邦核安全監(jiān)管當(dāng)局(HSK)鼓勵各持證單位開發(fā)RM，但并不強(qiáng)制要求。很多電站都在使用Living PSA模型，但沒有電站使用RM。然而，由于PSA對于瑞士監(jiān)管機(jī)構(gòu)來說越來越重要，因此在將來，機(jī)構(gòu)有可能使用RM。所有的瑞士電站都有定期更新的全范圍一級(滿功率和停堆)和二級PSA。另外，HSK還有獨(dú)立的全范圍PSA模型，這些模型被用于檢查電站PSA的開發(fā)情況，執(zhí)行基于PSA的事故分析。所有的瑞士電站都完成了定期更新的全范圍一級(滿功率和停堆)和二級PSA。另外，HSK還開發(fā)了獨(dú)立的全范圍PSA模型，這些模型被用于檢查電站PSA的開發(fā)情況，執(zhí)行基于PSA的事故分析?；赑SA的意見一般都很容易被接受。

3.6 法國

在法國，法國電力公司EDF和監(jiān)管機(jī)構(gòu)DSIN并沒有使用RM，也沒有使用的要求。他們的目標(biāo)是有一個(gè)足夠完整而詳細(xì)的技術(shù)規(guī)范，使電站配置不可能進(jìn)入風(fēng)險(xiǎn)高峰。技術(shù)規(guī)范定義了每一個(gè)無效的安全最終狀態(tài)和AOT，以及每個(gè)電站狀態(tài)所需的最少設(shè)備需求。然而，PSA將會作為一個(gè)后驗(yàn)方法，對于不同的需求、一些薄弱環(huán)節(jié)和相應(yīng)變化進(jìn)行完整檢查。

4 RM在國內(nèi)的應(yīng)用情況

秦山第二核電廠包括秦山二期1號、2號及擴(kuò)建3號、4號共4臺機(jī)組。其使用的RM系統(tǒng)主要是由風(fēng)險(xiǎn)模型、計(jì)算引擎和信息顯示及處理三大部分構(gòu)成?；鶞?zhǔn)模型使用1.1.4版本的Riskspectrum軟件建立，網(wǎng)絡(luò)版Risk Monitor軟件則為Scandpower公司開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)版Risk Watcher。

5 結(jié)語

本文通過對問卷調(diào)查進(jìn)行分析，從各個(gè)國家的應(yīng)用現(xiàn)狀及監(jiān)管機(jī)構(gòu)的態(tài)度等方面進(jìn)行了闡述，同時(shí)也對國內(nèi)的應(yīng)用情況進(jìn)行了簡介。研究表明，各個(gè)國家的參與程度有很大的不同，總的來說，RM已在全球核電站獲得廣泛關(guān)注和使用，在核電站的安全分析及維修優(yōu)化等眾多領(lǐng)域的應(yīng)用日趨重要；國外相關(guān)研究起步較早，美國、西班牙、墨西哥、斯洛文尼亞、英國等都已開發(fā)較完善的體系，國內(nèi)也已積極開展研究；現(xiàn)有的應(yīng)用已為PSA用于運(yùn)行安全管理和維修打下了良好的基礎(chǔ)，為應(yīng)用PSA技術(shù)保障電站運(yùn)行可靠性和安全性開辟了廣闊的前景。

[1] State of Living PSA and Further Developments;NEA/CSNI/R(99)15;OECD,Nuclear Energy Agency;1999.

[2] Risk Monitors The State of the Art in their Development and Use at Nuclear Power Plants;NEA/CSNI/R(2004)20;OECD,Nuclear Energy Agency.

[3] 李季學(xué),郗海英.核電廠在線風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)和管理系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J].核電,2006(3):77-81.

[4] 陳捷飛,郭建兵.概率安全評價(jià)方法綜述[J].核電,2006(3):18-24.

On application of risk monitor in China and other countries

Zhang Yixuan Li Yang Li Pengfei

(ChinaNuclearPowerEngineeringCo.,Ltd,Beijing100840,China)

The paper introduces the Risk Monitor(RM), surveys the views of supervision departments from America, Spain, Britain, Hungary, and Canada in its application and development, and analyzes the advantageous and obstructive factors in its development, so as to lay the foundation for the extensive application of the Risk Monitor(RM).

nuclear power station, risk, supervision, development

2015-01-10

張藝萱(1986- )，女，工程師； 李 陽(1987- )，男，助理工程師

1009-6825(2015)08-0245-03

TL364.2

A