李兵華

摘 要：核電站的年度換料大修是整個電站的一項重要生產(chǎn)活動，期間存在著較大的核安全風險。文章從反應(yīng)性控制、堆芯冷卻、放射性包容、電源保障以及人因管理等方面對換料大修機組核安全風險進行了分析，并結(jié)合秦山第二核電廠多次換料大修的經(jīng)驗，提出了防御風險的管理對策。

關(guān)鍵詞：換料大修；核安全風險；核電站；對策

引言

核電站的年度換料大修是整個電站的一項重要生產(chǎn)活動。針對核安全控制的三大功能，反應(yīng)性控制、堆芯冷卻和放射性物質(zhì)的包容而言，機組在大修期間的核安全風險同功率運行相比一點也沒有降低。相反，在大修期間由于大量核安全相關(guān)設(shè)備因為檢修而退出運行，安全保障系統(tǒng)不可用，在發(fā)生事故時，操縱員可以動用的對策手段也相對較少，所以大修期間機組核安全風險應(yīng)引起足夠的重視。

1 換料大修核安全風險分析

大修期間，由于有大量的設(shè)備退出運行進行檢修，安全保障系統(tǒng)不像功率運行期間那么完整，萬一發(fā)生事故，操縱員可以動用的對策手段少。因此，有必要對機組換料大修期間的核安全風險進行全面地分析，提出應(yīng)對措施。歸納起來，大修期間的核安全風險可分為系統(tǒng)設(shè)備方面的，如：誤稀釋、誤提棒造成意外臨界、余熱排出系統(tǒng)故障使燃料組件失去冷卻、操作不當造成燃料組件意外損壞、電源保障及安全殼的完整性等；人因管理方面的，如：大修計劃、人員培訓、文件控制、經(jīng)驗反饋等。

1.1 系統(tǒng)設(shè)備方面存在的風險

1.1.1 反應(yīng)性控制

就反應(yīng)性控制而言，盡管大修時反應(yīng)堆處于次臨界狀態(tài)，自持鏈式反應(yīng)已經(jīng)終止，然而在此階段發(fā)生誤稀釋、意外臨界的風險相當大。此時控制棒可能全部插入堆芯，防止誤稀釋的手段相對較少，而且反應(yīng)堆處于次臨界狀態(tài)，與功率運行時相比發(fā)現(xiàn)和探測到誤稀釋的難度增加。在功率運行時若發(fā)生誤稀釋，一回路平均溫度馬上會變化，用于一回路平均溫度控制的調(diào)節(jié)棒組立刻會有響應(yīng)，而隨后△I會變化，對于這一系列變化容易被反應(yīng)堆操縱員所發(fā)現(xiàn)和做出正確判斷。然而在次臨界狀態(tài)下，發(fā)現(xiàn)和探測到誤稀釋的手段相對較少，只有通過源量程中子通量和一回路硼濃度的變化來發(fā)現(xiàn)可能的誤稀釋，而一旦發(fā)現(xiàn)，時間也較晚，而且在大修時系統(tǒng)和設(shè)備的狀態(tài)多變，進行水傳輸?shù)臋C會較多，操作頻繁，發(fā)生人因失誤的幾率也大為增加，因此發(fā)生誤稀釋的幾率也相對較大。典型的風險包括：探測硼稀釋手段（一回路取樣，在線分析和源量程探測器的計數(shù)）失效，行政隔離控制和計劃安排不當引起意外硼稀釋，無多重的硼補給管線可用以響應(yīng)硼稀釋事件，未定期校驗停堆裕量等。

1.1.2 堆芯冷卻

就堆芯冷卻而言，在大修期間盡管自持鏈式裂變反應(yīng)已經(jīng)終止，然而堆芯中有大量的剩余釋熱需要有效地導出，否則將聚集從而導致燃料元件損壞。同時大修過程中由于需要檢修（機械或電氣檢修），可能導致燃料組件只有一列冷源，增加燃料元件失去冷卻的幾率。典型的風險包括大修計劃未考慮失去乏燃料水池冷卻的縱深防御措施，導致乏燃料水池失去冷卻，或在高衰變熱或低水裝量期間，安排對余熱排出系統(tǒng)進行檢修，使余熱排出系統(tǒng)不可用；閥門誤操作，不可控地改變一回路流道，導致一回路水裝量快速喪失；反應(yīng)堆水池充水前，未對水池密封、蒸汽發(fā)生器堵板和其它接管堵板等進行檢查或安裝后試驗，導致出現(xiàn)水裝量泄漏等。

1.1.3 放射性包容

對于放射性物質(zhì)的包容而言，在大修期間，核安全三道屏障不一定完整，燃料組件可能在堆芯，也可能在核燃料廠房，而在燃料組件的裝卸料的過程中，燃料組件損壞的可能性也較大，而作為第二道屏障的一回路壓力邊界也開啟，第三道屏障安全殼存在失效可能，所以一旦發(fā)生放射性物質(zhì)泄漏，其中部分安全屏障不可用，其后果可能造成放射性物質(zhì)直接向環(huán)境排放。

安全殼在大修的某些階段需要密封，以限制放射性物質(zhì)未受監(jiān)督的釋放。如果安全殼的人員閘門和設(shè)備閘門以及與大氣相連的貫穿件在反應(yīng)堆開蓋、裝卸料操作期間以及電源不可用時不能保持關(guān)閉狀態(tài)，則風險會大大提高。

1.1.4 電源保障

在停堆狀態(tài)下，交流電源維持堆芯和乏燃料水池的冷卻，并把衰變熱傳輸?shù)綗嶷逯?；使安全殼保持完整，并支持其它重要輔助功能等。經(jīng)驗表明，核電廠很多事件與人員差錯引起重要系統(tǒng)失電有關(guān)，如大修計劃未能提供冗余的交流電源；停堆期間安全相關(guān)重要系統(tǒng)的交流和直流電源未得到保證；對失電引起的事件處理經(jīng)驗欠缺等。

典型的風險包括在開關(guān)站、變壓器和電氣設(shè)備上進行相關(guān)檢修工作時未安裝警告信號或采取實體屏障；在多路電源停役的情況下在電廠唯一廠外電源的動力線路和變壓器上進行維修活動；主電源可用但相應(yīng)的控制電源失效同樣導致核安全相關(guān)設(shè)備不可用等。

1.2 人因和管理上的風險

從人因和行政管理上，電廠存在的核安全風險主要涉及大修計劃、人員培訓、文件控制、經(jīng)驗反饋等。大修中電廠內(nèi)的工作人員數(shù)量很多，包括大量的承包商人員，而人總是要犯錯誤的，特別是在大量的操作過程中。因此，事先計劃不充分、文件包準備不足、培訓不足、時間的壓力、任務(wù)的壓力等都可能成為風險源。

2 換料大修核安全監(jiān)督對策管理

2.1 機組狀態(tài)控制與核安全委員會會議

為保證換料大修期間機組核安全狀態(tài)滿足運行技術(shù)規(guī)格書的要求，秦山第二核電廠設(shè)有動態(tài)控制點程序DHP和靜態(tài)控制點程序SHP。DHP規(guī)程在狀態(tài)轉(zhuǎn)換前進行檢查，SHP規(guī)程是反應(yīng)堆停留在某一狀態(tài)時進行檢查，保證機組系統(tǒng)和設(shè)備的配置滿足運行技術(shù)規(guī)格書的要求。

根據(jù)技術(shù)規(guī)格書要求，共設(shè)置了12個動態(tài)控制點，其中只有PT9DHP011是為正常運行時出現(xiàn)反應(yīng)堆緊急停閉后再啟動之用外，其余均作為換料大修過程的控制點。

為了保證換料大修機組在整個換料大修過程中的安全全面受控，評價換料大修過程中的各項安全相關(guān)的活動，在大修過程中的幾個關(guān)鍵點，如：卸料前、裝料前和臨界前設(shè)置了核安全委員會（電廠核安全委員會）會議來進行評估。另外在大修期間也可以應(yīng)某位委員或大修經(jīng)理的要求針對某一問題召開專題會議。

2.2 大修計劃和關(guān)鍵路徑控制

事實證明，應(yīng)至少提前一年準備大修計劃，大修計劃要得到各方人員的支持，以保證系統(tǒng)可利用率符合管理層的核安全期望值、程序要求和運行技術(shù)規(guī)格書要求。大修計劃要結(jié)合以往大修的經(jīng)驗教訓進行制訂和優(yōu)化，好的大修進度計劃可準確到小時而且不需要經(jīng)常修改，不但總進度誤差小，各分項目的進度計劃誤差也要求盡量做到很小。

隔離窗口或大修里程碑已證明在制訂大修總體進度計劃時是很有用的。隔離窗口的大小和組成由系統(tǒng)滿足停堆安全要求而定，隔離窗口或大修里程碑計劃是一種進度安排的技巧，在一臺設(shè)備或一個系統(tǒng)通道上安排的維修、在役檢查和試驗工作被安排在大修中的某個時間段進行。例如：在大修某個時間段內(nèi)安排應(yīng)急柴油發(fā)電機（EDG）退出運行，在此系統(tǒng)窗口中同時安排由EDG供電的安全設(shè)備的維修或試驗。這樣可保證在隔離窗口或里程碑終點前可安排品質(zhì)再鑒定和功能再鑒定，而不至于將所有試驗拖延到大修近結(jié)束時進行，有效地保證大修計劃的完成。

根據(jù)國際上的運行經(jīng)驗，單靠嚴格地遵守運行技術(shù)規(guī)格書的要求也許不能完全保證大修期間的安全裕量。因此，在進度計劃制訂期間，應(yīng)明確規(guī)定大修期間必須確保安全功能可用的系統(tǒng)，如衰變熱的導出、中子監(jiān)測、維持停堆裕度、反應(yīng)堆系統(tǒng)水位監(jiān)測和控制、正常和備用電源、對人員安全必要的系統(tǒng)和部件以及安全殼完整性要求、冷卻水的可利用性等。

2.3減少人因失誤

根據(jù)統(tǒng)計，大修中人因事件的比例比非大修時期要高出三十個百分點。因此大修中人因事件的預防是防范事件發(fā)生的重中之重。此外根據(jù)以往的大修經(jīng)驗，在連續(xù)進行的兩次大修中，后一次大修的人因事件數(shù)一般會少于前一次大修，這主要是因為與前一次大修相比較，后一次大修的參加人員無論是從精神狀態(tài)還是熟練程度上都有所增強。這一規(guī)律性的現(xiàn)象也說明減少大修中的人因運行事件是有規(guī)律可循的。秦山第二核電廠大修期間減少人因失誤的方法有：

（1）增加工作的主動性。大修期間工作很忙，但在組織實施各項工作時，采取積極主動的心態(tài)將比消極完成計劃任務(wù)得到事半功倍的效果。如：操縱員在工作閑暇時熟悉下一步的工作內(nèi)容和運行文件；現(xiàn)場人員在接到工作文件后先分析工作量與風險點；工作完成后核實工作質(zhì)量；閑暇時主動巡檢等都將有效地防止運行事件的發(fā)生。

（2）正視放射性傷害問題。秦山第二核電廠所發(fā)生的許多事件都與運行人員害怕照射劑量有關(guān)，部分工作人員害怕進入高放區(qū)；在高放區(qū)內(nèi)操作時緊張，操作完畢后不檢查或驗證就離開現(xiàn)場，這往往為后續(xù)操作埋下隱患。因此我們必須正視這個問題，并應(yīng)當樹立這樣一個理念，即操作中由于操作精細到位而多受一點劑量，實際上比后續(xù)返工可以少受許多不必要的劑量。

（3）正視進度與安全的關(guān)系。大修工作已經(jīng)基本上達到標準化、程序化，只要每一個環(huán)節(jié)都不搶、不推，都能夠保質(zhì)足量完成的話，運行事件的發(fā)生幾率將大大降低，大修進度也可以得到保證。

（4）增加工作的獨立性。在大修中應(yīng)當極力避免跨班作業(yè)，運行值在接班后應(yīng)當盡快分解工作任務(wù)，合理分配人力，保證工作量大的工作優(yōu)先進行，在交班前至少要將手頭的工作完成一個階段后再交班。

（5）養(yǎng)成相互交流的工作習慣。相互交流的工作習慣不僅僅是口頭通知或電子郵件，還包括良好的日志記錄、完整的規(guī)程執(zhí)行記錄以及良好的各種相關(guān)文件（如化學取樣單）等。相互交流的工作習慣不僅僅是工作前的風險分析和工作后的匯報，而且包括工作過程中的異常點分析、工作文件的缺陷記錄以及異常問題的處理記錄等等。這種工作習慣要在工作中不斷的自覺培養(yǎng)，同時輔之以一些引導性的獎懲措施，相信會對工作帶來好的反饋結(jié)果。

2.4大修培訓管理

大修核安全有關(guān)的培訓應(yīng)著重注意余熱排出、廠外電源、反應(yīng)堆冷卻劑裝量、燃料池的裝量和反應(yīng)性控制或停堆裕量事件以及低水位運行和為防止意外硼稀釋方面的培訓。外部運行經(jīng)驗應(yīng)反映到培訓中去，特別是對非經(jīng)常工作和關(guān)鍵項目，應(yīng)考慮給予專門的培訓，并采用班前會進行復習。電廠人員，包括承包商和其它臨時指派去支持大修的人員，需要進行大修核安全方面的培訓。他們應(yīng)了解縱深防御的概念，在大修期間提供縱深防御的系統(tǒng)或部件以及風險預防或限制措施。應(yīng)使培訓人員了解停堆工況下堆芯毀損的潛在危險和事件的潛在后果。培訓中應(yīng)強調(diào)怎樣去避免這些事件，并包括停堆期間可能發(fā)生事件的響應(yīng)措施。

2.5大修經(jīng)驗反饋應(yīng)用

換料大修過程中的經(jīng)驗反饋工作重點在預防，即大修過程中重要和關(guān)鍵活動事先的經(jīng)驗反饋。隨著經(jīng)驗反饋信息的積累，事先的經(jīng)驗反饋工作已經(jīng)有很好的基礎(chǔ)。也就是說，通過對國際上其他電站和本電廠在以往多次大修中出現(xiàn)的人因失誤及設(shè)備故障的研究，特別是對人因失誤特點的清楚了解，結(jié)合大修計劃中安排的關(guān)鍵路徑上的生產(chǎn)活動，提前將以往出現(xiàn)過的相關(guān)事件以及產(chǎn)生的影響，以經(jīng)驗反饋日報的形式發(fā)出，供相關(guān)工作人員參考和借鑒，達到減少和預防事件發(fā)生的目的。大修期間的經(jīng)驗反饋應(yīng)緊密結(jié)合大修里程碑和當日大修重要活動，提醒昨日的經(jīng)驗和主要風險，特別是歷史上已出現(xiàn)過的事件、人因失誤等，這樣更有效，針對性強。

參考文獻

[1]昝云龍.大亞灣核電站生產(chǎn)管理叢書—安全管理[M].北京：原子能出版社，2002.

[2]昝云龍.大亞灣核電站生產(chǎn)管理叢書—運行管理[M].北京：原子能出版社，2002.

[3]換料大修運行人員必讀.秦山第二核電廠培訓教材[S].2005.

[4]換料大修計劃人員崗位必讀.秦山第二核電廠培訓教材[S].2005.