鄭麗馨，孫樹海，陶書生，張加軍，焦 峰

（環(huán)境保護(hù)部核與輻射安全中心，北京 100082）

核電廠RCV主泵斷軸事件的重要性判定

鄭麗馨，孫樹海＊，陶書生，張加軍，焦 峰

（環(huán)境保護(hù)部核與輻射安全中心，北京 100082）

本文介紹了美國(guó)核管會(huì)的異常重要性判定（SDP）方法及實(shí)施過(guò)程，并以此為基礎(chǔ)開發(fā)了功率工況SDP方法。應(yīng)用功率工況SDP方法對(duì)國(guó)內(nèi)某核電廠發(fā)生的化學(xué)和容積控制系統(tǒng)（RCV）主泵斷軸事件進(jìn)行了分析，證明了SDP方法的應(yīng)用對(duì)于提高我國(guó)的核安全監(jiān)管效率和核電廠的安全管理水平具有重要的意義。

核電廠；異常重要性判定；RCV；風(fēng)險(xiǎn)重要性

目前，美國(guó)擁有100臺(tái)在運(yùn)核電機(jī)組，占全球442臺(tái)機(jī)組的23.5%。面對(duì)數(shù)量眾多的機(jī)組，為合理分配資源、減少不必要的管理負(fù)擔(dān)，同時(shí)又能制定有效、高效和現(xiàn)實(shí)的決策，美國(guó)核管會(huì)（NRC）開發(fā)并實(shí)施了反應(yīng)堆監(jiān)管程序（ROP）［1］。

其中，異常重要性判定（SDP）方法是NRC監(jiān)管過(guò)程中的重要工具之一。該方法從2000年開始使用，已是非常成熟的風(fēng)險(xiǎn)指引型應(yīng)用之一。其目的是幫助核安全監(jiān)管或核電廠安全管理人員對(duì)核電廠安全事項(xiàng)（事件及缺陷）進(jìn)行評(píng)估，以確定其風(fēng)險(xiǎn)重要度等級(jí)，實(shí)現(xiàn)安全事項(xiàng)的分級(jí)管理，保證核安全重要的事項(xiàng)能夠得到足夠的重視。本文闡述了SDP方法的判斷流程，并采用反應(yīng)堆功率工況下SDP方法對(duì)國(guó)內(nèi)某核電廠發(fā)生的化學(xué)和容積控制系統(tǒng)（RCV）主泵斷軸事件進(jìn)行了分析，得出事件的風(fēng)險(xiǎn)重要度，證明SDP方法對(duì)發(fā)現(xiàn)核電廠異常重要事件、提高我國(guó)的核安全監(jiān)管效率和核電廠的安全管理水平有著重要的意義。

1 異常重要性判定方法

ROP的總體流程如圖1所示［1］，SDP是ROP的重要組成部分。SDP方法綜合使用了電廠專用概率安全評(píng)價(jià)（PSA）、電廠系統(tǒng)手冊(cè)和其他相關(guān)文檔中可獲得的信息，為監(jiān)管人員制定出一套可幫助他們對(duì)某監(jiān)管事項(xiàng)的風(fēng)險(xiǎn)重要性進(jìn)行快速分級(jí)的評(píng)估工具。

SDP方法評(píng)價(jià)程序包括13個(gè)子評(píng)價(jià)程序，分別為功率工況SDP、停堆工況SDP、火災(zāi)SDP等。這些SDP方法模型需要根據(jù)核電廠相關(guān)的各種運(yùn)行工況下內(nèi)部和外部事件一級(jí)PSA（堆芯損傷頻率，CDF）和簡(jiǎn)化的二級(jí)PSA模型（早期大量放射性釋放概率，LERF）為基礎(chǔ)進(jìn)行開發(fā)。SDP方法的實(shí)施包括兩個(gè)階段，SDP引導(dǎo)程序和SDP評(píng)估程序［2］。

SDP引導(dǎo)程序的功能通過(guò)3個(gè)步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)發(fā)現(xiàn)項(xiàng)基本信息收集和定性分析準(zhǔn)則篩選的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)SDP引導(dǎo)程序的功能。其中，步驟1由檢查人員記錄異常事件相關(guān)的所有支持性信息；步驟2用于識(shí)別由于發(fā)現(xiàn)項(xiàng)導(dǎo)致的性能和功能降級(jí)事件而影響的安全基石；步驟3用于在識(shí)別出受到影響的安全基石后，運(yùn)用SDP引導(dǎo)程序，通過(guò)定性篩選的原則決定使用合適的SDP模塊做進(jìn)一步的評(píng)價(jià)。根據(jù)SDP引導(dǎo)程序的結(jié)果，指引工作人員進(jìn)入合適的SDP方法評(píng)估程序進(jìn)行進(jìn)一步的評(píng)價(jià)［3］。圖2示出SDP方法的總體架構(gòu)和實(shí)施流程。

通過(guò)使用合適的SDP方法評(píng)估程序進(jìn)行評(píng)價(jià)，SDP方法的評(píng)價(jià)結(jié)果使用“綠、白、黃、紅”一組顏色標(biāo)識(shí)來(lái)反映事件的風(fēng)險(xiǎn)大小程度。顏色標(biāo)識(shí)所代表的風(fēng)險(xiǎn)包含定量和定性兩個(gè)方面（表1）［4］。

2 功率工況SDP方法評(píng)價(jià)程序

2013年，環(huán)境保護(hù)部核與輻射安全中心在NRC方法基礎(chǔ)上以大亞灣核電廠為基礎(chǔ)開發(fā)了功率工況SDP方法。該方法主要用于評(píng)價(jià)運(yùn)行事件、異常的風(fēng)險(xiǎn)重要度。功率工況SDP方法主要評(píng)價(jià)3個(gè)安全基石的性能狀態(tài)，包括始發(fā)事件、緩解系統(tǒng)和屏障完整性。功率工況SDP方法包括3個(gè)階段的工作，其實(shí)施流程如圖3所示。

圖1 反應(yīng)堆監(jiān)管程序Fig.1 Reactor oversight process

圖2 SDP方法總體架構(gòu)和實(shí)施流程Fig.2 Overview and process of SDP method

表1 顏色標(biāo)識(shí)所代表的定性和定量風(fēng)險(xiǎn)Table 1 Qualitative and quantitative aspects for color representing

1）第1階段

第1階段為事件的特征描述和初步篩選，主要對(duì)運(yùn)行事件進(jìn)行初步的篩選，以識(shí)別出具有低風(fēng)險(xiǎn)重要性的事件。對(duì)于被篩選為綠色的事件，說(shuō)明該事件對(duì)于核安全的貢獻(xiàn)很小，不作為重點(diǎn)關(guān)注項(xiàng)。相反，說(shuō)明是核安全重要事件，還需要進(jìn)一步的評(píng)價(jià)和確認(rèn)，以確定其對(duì)核安全的重要性程度。需要說(shuō)明的是，如果部分事件經(jīng)再次篩選后被判定更適合其他SDP方法評(píng)價(jià)程序，則轉(zhuǎn)向相應(yīng)的SDP方法評(píng)價(jià)程序進(jìn)行分析。

圖4示出第1階段篩選實(shí)施過(guò)程，即按照對(duì)應(yīng)的安全基石執(zhí)行功率工況SDP方法第1階段的篩選表，執(zhí)行完成后，可能得到以下3種結(jié)果：該事件的風(fēng)險(xiǎn)重要度為綠色；該事件需進(jìn)行第2階段評(píng)價(jià)；需轉(zhuǎn)向其他SDP方法評(píng)價(jià)程序進(jìn)行評(píng)價(jià)，包含蒸汽發(fā)生器完整性SDP、安全殼完整性SDP和定性準(zhǔn)則評(píng)價(jià)SDP。

如果事件涉及不止一個(gè)安全基石，則這些安全基石對(duì)應(yīng)的篩選表均需要得到應(yīng)用。

圖3 功率工況SDP方法實(shí)施流程Fig.3 Process of At－Power SDP method

2）第2階段

第2階段為風(fēng)險(xiǎn)重要度評(píng)價(jià)。該階段需使用特定電廠風(fēng)險(xiǎn)指引型檢查手冊(cè)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)重要度評(píng)估。廠址特定的風(fēng)險(xiǎn)指引型檢查手冊(cè)需根據(jù)電廠的標(biāo)準(zhǔn)化概率安全評(píng)價(jià)（SPAR）模型進(jìn)行開發(fā)，通過(guò)SPAR模型開發(fā)該電廠的簡(jiǎn)化事件樹模型，進(jìn)而得到廠址特定的風(fēng)險(xiǎn)指引型檢查手冊(cè)。如果評(píng)價(jià)結(jié)果是非綠色，則需要再進(jìn)行第3階段的詳細(xì)評(píng)價(jià)。功率工況SDP方法的第2階段通過(guò)使用評(píng)價(jià)工作表的方式幫助評(píng)價(jià)者簡(jiǎn)便快速的進(jìn)行評(píng)價(jià)工作。主要涉及以下5張工作表。

（1）始發(fā)事件分類表。根據(jù)確定的始發(fā)事件分類表，得到需要詳細(xì)分析的始發(fā)事件清單和頻率。始發(fā)事件的選取可參考已有的概率安全評(píng)價(jià)報(bào)告。

（2）系統(tǒng)／設(shè)備和始發(fā)事件相關(guān)性表。該表是便于事件確定哪些前沿系統(tǒng)或支持系統(tǒng)受到影響，方便評(píng)價(jià)者實(shí)施具體的重要性評(píng)價(jià)。

（3）功能系統(tǒng)剩余緩解能力準(zhǔn)則表。該表主要用來(lái)規(guī)定前沿系統(tǒng)或人因事件的剩余能力因子，以數(shù)字表示，數(shù)字越大說(shuō)明該能力越強(qiáng)。

（4）事件序列分析表。根據(jù)事件序列的發(fā)展，用于實(shí)施具體的評(píng)價(jià)工作。

（5）風(fēng)險(xiǎn)重要度計(jì)算規(guī)則表。用于計(jì)算所評(píng)價(jià)事項(xiàng)的風(fēng)險(xiǎn)重要度。

功率工況SDP方法第2階段的實(shí)施流程如圖5所示。

3）第3階段

第3階段為PSA模型評(píng)價(jià)。功率工況SDP方法第3階段評(píng)價(jià)屬于完全的PSA方法，主要是使用電廠的PSA模型進(jìn)行詳細(xì)評(píng)價(jià)。該階段主要用于不適用第1階段和第2階段評(píng)價(jià)方法的情況，以及第2階段評(píng)價(jià)結(jié)果為白、黃、紅色的情況。

圖4 功率工況SDP方法第1階段實(shí)施流程Fig.4 Process of phase 1 of At－Power SDP method

圖5 功率工況SDP方法第2階段實(shí)施流程Fig.5 Process of phase 2 of At－Power SDP method

功率工況SDP方法第3階段評(píng)價(jià)即針對(duì)事件進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，計(jì)算其對(duì)應(yīng)的ΔCDF，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)重要度判定準(zhǔn)則確定事件的風(fēng)險(xiǎn)重要度。

3 實(shí)例

近期，國(guó)內(nèi)某核電廠發(fā)生了一起上沖泵斷軸事件。該電廠2號(hào)機(jī)處于RP模式（核功率0.5%Pn），RCV002PO驅(qū)動(dòng)電機(jī)過(guò)載保護(hù)動(dòng)作，上充泵停運(yùn)。對(duì)RCV002PO進(jìn)行解體檢查，確認(rèn)RCV002PO非驅(qū)動(dòng)端軸承燒毀，泵軸在平衡推力卡環(huán)縮頸處斷裂。電廠用備用芯包進(jìn)行了緊急更換，第13天恢復(fù)可用。

RCV共有3臺(tái)泵，分為A列（RCV001PO）和B列（RCV002PO／RCV003PO）。由于供電限制，RCV002PO和RCV003PO不能同時(shí)啟動(dòng)，兩者的電源開關(guān)“反向”機(jī)械連鎖，因此正常工況下，B列一臺(tái)投運(yùn)，另一臺(tái)冷備用；A列RCV001PO作為第一備用（熱備用），只在定期試驗(yàn)和安注情況下投運(yùn)。事件導(dǎo)致RCV002PO卡軸損壞，繼而造成安全設(shè)備不可用，導(dǎo)致的后果如下：1）設(shè)備切換完成之前B列不可用，一列高壓安注功能失效；2）RCV泵跳閘失去主泵軸封，上充下泄隔離，對(duì)機(jī)組造成瞬態(tài)；3）冗余性降低，存在違反技術(shù)規(guī)范的風(fēng)險(xiǎn)（14 d的第2組I0）。

RCV主泵切換前，RCV002PO不可用導(dǎo)致瞬態(tài)和一列高壓安注失效，影響堆芯短期熱移出功能，通過(guò)引導(dǎo)程序始發(fā)事件篩選表和緩解系統(tǒng)篩選表，RCV002PO不可用影響的安全基石是始發(fā)事件和緩解系統(tǒng)，需進(jìn)入功率工況SDP方法評(píng)價(jià)階段。

首先分析RCV002PO不可用是否會(huì)直接導(dǎo)致始發(fā)事件發(fā)生。在該事件中，RCV002PO泵跳閘失去主泵軸封，上充下泄隔離，對(duì)機(jī)組造成瞬態(tài)，所以該事件直接引發(fā)其他瞬態(tài)始發(fā)事件。其次分析RCV002PO不可用是否影響其他始發(fā)事件的緩解能力。在該事件中，切換前RCV002PO不可用導(dǎo)致一列高壓安注功能失效，所以該事件影響的始發(fā)事件涉及熱阱喪失和蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂（SGTR）事故等。然后分析RCV002PO不可用是否引起人因事故。在該事件中，RCV002PO不可用并沒(méi)有引起人因事故。

從以上分析，根據(jù)事件直接引發(fā)的始發(fā)事件和受影響的始發(fā)事件，從電廠已建立的26棵事件樹中找出所有受影響的題頭事件，并根據(jù)事件實(shí)際情況，判斷每個(gè)題頭事件的成功準(zhǔn)則是否滿足，從而打分評(píng)價(jià)每個(gè)題頭事件的剩余緩解能力。表2列出識(shí)別出的受影響的題頭事件。

接著分析該事件的存在時(shí)間。該缺陷存在的起始日期為2014年3月7日，故RCV002PO不可用存在時(shí)間大于3 d，小于30 d。根據(jù)RCV002PO缺陷存在時(shí)間和影響的始發(fā)事件，給始發(fā)事件打分。然后將包含以上題頭事件的所有序列均篩選出來(lái)進(jìn)行打分，并計(jì)算每個(gè)序列的實(shí)際結(jié)果（表3）。最后給出評(píng)價(jià)結(jié)果。通過(guò)功率工況SDP方法第2階段評(píng)價(jià)，該發(fā)現(xiàn)項(xiàng)的風(fēng)險(xiǎn)重要度判定為白色，需要經(jīng)過(guò)功率工況SDP方法第3階段評(píng)價(jià)，以確定其最終風(fēng)險(xiǎn)重要度。

表2 受影響的題頭事件Table 2 Safety function impacted by event

表3 風(fēng)險(xiǎn)重要度計(jì)算規(guī)則表Table 3 Counting rule worksheet of risk significance

4 小結(jié)

SDP方法在美國(guó)NRC已實(shí)施多年，并取得了良好的監(jiān)管效果。近年來(lái)，通過(guò)核與輻射安全中心的研究、開發(fā)，已初步將該方法應(yīng)用到實(shí)際的核電廠監(jiān)管工作中。在未來(lái)的一個(gè)時(shí)期內(nèi)，我國(guó)對(duì)于新建核電廠還有較大的需求，因此對(duì)數(shù)量眾多的反應(yīng)堆運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的異常進(jìn)行分級(jí)并有針對(duì)性的實(shí)施核安全監(jiān)管是十分必要的。SDP方法實(shí)現(xiàn)了風(fēng)險(xiǎn)的量化評(píng)價(jià)，可真正對(duì)涉及核安全相關(guān)的事項(xiàng)進(jìn)行分級(jí)管理，合理配置技術(shù)和監(jiān)管資源，這不但可以有效地提高核電廠的監(jiān)管水平，亦有助于電廠提高其監(jiān)管效率和降低行政成本。

［1］NRC.Reactor oversight process（ROP）basis document（IMC0308）［R］.Washington D.C.：NRC，2007.

［2］NRC.Reactor oversight process（ROP）basis document attachment 3：Significance determination process basis document［R］.Washington D.C.：NRC，2006.

［3］NRC.Initial characterization of findings（IMC 0609 Attachment 4）［R］.Washington D.C.：NRC，2012.

［4］NRC.Significance determination process（IMC 0609）［R］.Washington D.C.：NRC，2011.

Significance Determination on Operating Event of Broken Shaft of RCV Pump for Nuclear Power Plant

ZHENG Li－xin，SUN Shu－h(huán)ai＊，TAO Shu－sheng，ZHANG Jia－jun，JIAO Feng
（Nuclear and Radiation Safety Center，Ministry of Environmental Protection，Beijing 100082，China）

The method of the significance determination process（SDP）and its implementation used by Nuclear Regulatory Commission of America were introduced in this paper.And the At－Power SDP method was developed based on this method.An operating event of broken shaft of RCV pump for nuclear power plant（NPP）was analyzed by using the At－Power SDP method.It proves that SDP method is of significance for enhancing the nuclear safety regulatory efficiency and the safety management of NPPs.

nuclear power plant；SDP；RCV；risk significance

TL48

：A

：1000－6931（2015）12－2189－06

10.7538／yzk.2015.49.12.2189

2014－10－10；

：2015－03－18

鄭麗馨（1980—），女，吉林大安人，工程師，從事核電廠安全審評(píng)和運(yùn)行事件經(jīng)驗(yàn)反饋研究

＊通信作者：孫樹海，E－mail：sunshuhai＠chinansc.cn