宋中權(quán)，李福東，趙小玉

（臺山核電合營有限公司，廣東 臺山 529228）

EPR核電廠是主要吸收法馬通N4和西門子KONVOI堆型的新技術(shù)，按照EUR（歐洲用戶安全要求）要求開發(fā)的第三代壓水堆機(jī)組。EPR核電廠的分級體系繼承了法國核電廠的分級體系，包括安全分級、抗震分級、規(guī)范等級及質(zhì)量保證等級，其中安全分級是核安全監(jiān)管部門最為關(guān)注的分級事項。

目前，EPR屬于三代核電技術(shù)，其分級體系并不為大多人熟知。本文著重闡述EPR安全分級的目的、體系、方法以及與CPY（以CPR為例）的區(qū)別，有助于相關(guān)人員熟悉EPR分級方法并應(yīng)用于核安全設(shè)備監(jiān)督管理工作中。

1 安全分級的目的

核電廠物項種類繁多、數(shù)量巨大，執(zhí)行的功能各不相同，必須依靠嚴(yán)格的安全等級劃分，從而確定執(zhí)行不同的設(shè)計、制造、試驗、鑒定等要求，保證核電廠的安全性。而安全等級劃分的高低，直接影響設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試等核電廠建造成本。因此，安全等級劃分必須在保證安全的前提下，合理控制核電廠的造價。

核電廠物項的安全等級與其執(zhí)行的安全功能密不可分，物項執(zhí)行的安全功能和其安全功能的重要程度，將直接影響物項的安全級別。因此，安全分級的前提是識別物項執(zhí)行的安全功能，以及分析失效對安全的影響程度，然后對不同安全等級的物項提出不同的設(shè)計、制造要求，用于指導(dǎo)物項的具體工作。

核電廠三大安全功能包括：安全停堆并維持安全停堆狀態(tài)（反應(yīng)性控制）、停堆后堆芯排出余熱（余熱排出）、防止放射性物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境（放射性包容）。物項執(zhí)行的安全功能即是防止上述三大安全功能失效，這也是指導(dǎo)安全分級的核心思想，具體內(nèi)容參照HAD102/03《用于沸水堆、壓水堆和壓力管式反應(yīng)堆的安全功能和部件分級》安全功能章節(jié)。

2 EPR安全分級

為保證核電廠三大安全功能的有效執(zhí)行，EPR核電廠安全分級設(shè)計時考慮了在放射性物質(zhì)與外部環(huán)境間增加屏障，用以包容放射性物質(zhì)，如一回路壓力邊界，雙層安全殼設(shè)計等。同時，考慮一定事故工況下，通過安全相關(guān)系統(tǒng)動作減緩事故的影響，限制放射性物質(zhì)釋放，如安全注入系統(tǒng)、安全殼噴淋系統(tǒng)等。因此，EPR核電廠安全分級設(shè)計上主要考慮兩類：一類是機(jī)組各種運(yùn)行工況下包容放射性物質(zhì)，保護(hù)公眾和環(huán)境的屏障功能；另一類是事故發(fā)生后起到減緩事故影響，限制事故后放射性物質(zhì)釋放的緩解功能。

2.1 屏障功能

EPR核電廠屏障功能主要用于指導(dǎo)機(jī)械分級，包括機(jī)械設(shè)備安全分級和機(jī)械承壓設(shè)備分級,與系統(tǒng)、電氣設(shè)備和儀控設(shè)備分級無關(guān)，即通過機(jī)械分級保證屏障功能。EPR核電廠機(jī)械設(shè)備安全分級包括：M1-組成一回路系統(tǒng)的全部機(jī)械設(shè)備；M2-與一回路連接，運(yùn)行時不強(qiáng)制要求保證包殼完整性的機(jī)械設(shè)備，但包括安全殼貫穿件；M3-除M1、M2外其他參與包容放射性的機(jī)械設(shè)備。法國ESPN法令根據(jù)承壓設(shè)備包容流體的性質(zhì)，規(guī)定機(jī)械承壓設(shè)備分級，包括：N1-指一回路和二回路部分；N2-指包容放射性活度370000MBq以上的機(jī)械設(shè)備；N3-指包容放射性活度370MBq-370000MBq之間的機(jī)械設(shè)備。從設(shè)備本身而言，機(jī)械設(shè)備安全分級和機(jī)械承壓設(shè)備分級存在部分重疊。

EPR核電廠利用機(jī)械分級確定設(shè)備的質(zhì)量分級，包括Q1、Q2、Q3、NC。機(jī)械設(shè)備的設(shè)計、制造、質(zhì)保等采用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，都與質(zhì)量分級有關(guān)，質(zhì)量分級不同采用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范也不同。質(zhì)量分級與應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的對應(yīng)關(guān)系見表1。

表1 質(zhì)量分級與應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系

2.2 緩解功能

EPR核電廠考慮事故緩解功能時，將安全功能分級從安全分級設(shè)計中獨(dú)立出來，依據(jù)安全功能在事故處理過程中的重要性劃分不同等級。需要指出的是，對于一個系統(tǒng)而言，它可能執(zhí)行多個功能，因此劃分安全功能分級時應(yīng)指明系統(tǒng)中每一部分的級別。表2是緩解功能下的安全分級體系。

表2 安全分級

系統(tǒng)執(zhí)行F1A功能時，要求事故發(fā)生較短時間內(nèi)核電廠就做出正確響應(yīng)，未留給操作員響應(yīng)時間，因而執(zhí)行F1A功能優(yōu)先由系統(tǒng)自發(fā)完成。當(dāng)核電廠已經(jīng)處于可控并在一定時間內(nèi)維持穩(wěn)定狀態(tài)時，且操作員有足夠的時間判斷和手動操作，此可定義為F1B功能。系統(tǒng)執(zhí)行F2功能時，不需對設(shè)備進(jìn)行實體隔離，不強(qiáng)制要求抗震設(shè)計和提供應(yīng)急電源。核電廠系統(tǒng)是由一系列機(jī)械、電氣和儀控設(shè)備構(gòu)成，系統(tǒng)執(zhí)行何種功能都是通過這些設(shè)備來實現(xiàn)。因此，機(jī)械、電氣和儀控設(shè)備安全分級與系統(tǒng)安全分級存在必然的對應(yīng)關(guān)系，具體可見表2。對于機(jī)械設(shè)備，只要參與包容放射性（M1/M2/M3）,系統(tǒng)肯定執(zhí)行F1功能，但執(zhí)行F2功能時，機(jī)械設(shè)備安全分級無強(qiáng)制要求。電氣設(shè)備安全分級EE1為保證F1功能順利實現(xiàn)，EE2則是保證F2功能實現(xiàn)，儀控設(shè)備安全分級與之類似。

3 EPR與CPR安全分級比較

CPR設(shè)備安全分級主要分為兩個部分，包括機(jī)械設(shè)備安全分級、電氣儀控設(shè)備安全分級，其中機(jī)械設(shè)備安全分級又分為承壓機(jī)械設(shè)備與非承壓機(jī)械設(shè)備安全分級。按照《法國核電設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，承壓機(jī)械設(shè)備按照其功能失效對故障的影響程度，劃分為安全1級，安全2級，安全3級和非安全級。非承壓機(jī)械設(shè)備分為安全相關(guān)級和非安全相關(guān)級。電氣儀控設(shè)備按其在事故后承擔(dān)的任務(wù)分為安全級（1E）和非安全級（NC）。

EPR是在傳統(tǒng)二代和二代加機(jī)組技術(shù)基礎(chǔ)上，吸收壓水堆設(shè)計、建造和運(yùn)行經(jīng)驗反饋，按照EUR要求開發(fā)的第三代壓水堆機(jī)組。因此，EPR繼承了CPR分級體系，兩者的原理和方法基本類似，但EPR增加了EUR要求，相比于CPR其安全分級更加細(xì)致，更加深入。EPR根據(jù)機(jī)械設(shè)備的安全分級和承壓設(shè)備分級確定設(shè)備的質(zhì)量等級，用于指導(dǎo)設(shè)計、制造等活動。但CPR無此項定義。EPR區(qū)分電氣、儀控設(shè)備，劃分級別也不同，但CPR將兩者統(tǒng)一考慮。EPR強(qiáng)調(diào)安全功能分級，但CPR沒有獨(dú)立定義的安全功能分級。對于構(gòu)筑物的安全分級，EPR和CPR則沒有本質(zhì)區(qū)別。

4 EPR核安全分級

核安全分級是進(jìn)口民用核安全設(shè)備監(jiān)督管理重要工作之一，也是困擾安檢人員的難題。目前，CPR機(jī)組安全分級體系成熟，且與核安全監(jiān)管部門的安全分級體系匹配，安檢相關(guān)人員通過簡單判定即可確定監(jiān)管設(shè)備的核安全級別。但EPR屬于新機(jī)組，且安全分級體系復(fù)雜，不為核電從業(yè)人員和監(jiān)管部門所熟知，核安全級別劃分困難，甚至存在劃分錯誤的風(fēng)險。

4.1 核安全分級方法

前文研究了EPR核電廠安全分級體系，可知安全分級主要由屏障功能引出的質(zhì)量分級和緩解功能引出的安全功能分級組成。因此，EPR核安全分級的首要工作即是確定設(shè)備的質(zhì)量分級和安全功能分級。

（1）質(zhì)量分級和安全功能分級。一般而言，核電廠設(shè)備都有一個獨(dú)立的標(biāo)簽，包含設(shè)備屬于的機(jī)組、系統(tǒng)、位置、代碼等信息，此獨(dú)立標(biāo)簽就是設(shè)備的功能位置碼。通過功能位置碼中的功能碼可以方便查找設(shè)備所在的系統(tǒng)，然后依據(jù)系統(tǒng)查詢設(shè)計文件和EPR設(shè)備分級清單，可以確定設(shè)備的質(zhì)量分級和安全功能分級。對于一些大量采購且將來可用于互換的閥門，如小型球閥、隔膜閥，并沒有功能位置碼，但設(shè)計時制定了閥門特征碼（簡稱VSN）。VSN涵蓋閥門的類型、口徑、壁厚、安全功能分級、質(zhì)量分級、電裝類型等信息。依據(jù)VSN提供的信息也可方便確定閥門的質(zhì)量分級和安全功能分級。但有些大宗材料如管道和管配件、電纜等，設(shè)計時僅提出材質(zhì)、尺寸、型號等要求，未特別指定使用場所，因此沒有功能位置碼，也沒有類似閥門的特征碼，對于此類物項可通過技術(shù)文件獲取安全分級信息。

（2）核安全分級。EPR安全分級體系雖傳承于CPR，但兩者之間仍存在差異，且與核安全監(jiān)管部門發(fā)布的導(dǎo)則HAD102/03也不能完全匹配。為了便于開展進(jìn)口民用核安全設(shè)備監(jiān)督管理工作，必須將EPR安全分級體系和HAD102/03進(jìn)行對比，找出兩者之間的對應(yīng)關(guān)系。按照核安全分級定義，EPR機(jī)械設(shè)備核安全分級可由質(zhì)量分級和安全功能分級初步確定，其中質(zhì)量分級取機(jī)械設(shè)備安全分級（M級）和機(jī)械承壓設(shè)備分級（N級）中的最大值，例如某設(shè)備機(jī)械和承壓設(shè)備分級分別是M2、N3，則質(zhì)量分級為Q2。然后對照HAD102/03分級規(guī)定，最終判定設(shè)備的核安全分級。電氣設(shè)備僅EE1為核安全級，EE2為非核安全級。儀控設(shè)備E1（E1A和E1B）為核安全級，E2為非核安全級。

下面是核安全分級情況舉例：①核安全1級包括組成反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)壓力邊界的部件（不包括名義管徑小于10mm連接管線），包括壓力容器、蒸汽發(fā)生器（一次側(cè)）、主管道和延伸到并包括第二個隔離閥的連接管線、主泵、穩(wěn)壓器等。②核安全2級主要指反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)壓力邊界部件中不屬于核1級的部件，如安全注入系統(tǒng)、安全殼噴淋系統(tǒng)、余熱排出系統(tǒng)和安全殼內(nèi)的應(yīng)急和正常給水系統(tǒng)中延伸到并包括最外面的安全橋隔離閥部分、蒸汽發(fā)生器二次側(cè)和延伸到并包括閥門的蒸汽管線等。③核安全3級主要指屬于安全2、3的冷卻系統(tǒng)和乏燃料池冷卻系統(tǒng)，如安全殼外的應(yīng)急給水系統(tǒng)、硼酸補(bǔ)給系統(tǒng)等。

確定為核安全2級設(shè)備的質(zhì)量等級至少為Q2，甚至Q1，但質(zhì)量分級Q2不一定確定為核安全2級。核安全1級設(shè)備的質(zhì)量分級必定為Q1，安全功能分級為F1A。還有一些如安全分級（F2，Q3）、（F2，EE2）的設(shè)備應(yīng)確定為非核級，而安全分級（F2，Q2）、（F2，EE1）確定為核級，具體核安全分級還應(yīng)對照HAD102/03的規(guī)定綜合確定。有些不直接執(zhí)行安全功能的設(shè)備或部件，需優(yōu)先確定其“寄主”的核安全分級，如閥門電動頭、管道支承件。閥門電動頭的核安全分級應(yīng)由電動頭的電氣安全分級、閥門安全功能分級中的完整性共同決定（安全功能分級有兩方面要求，分別是完整性和運(yùn)行性），管道支承件重點考慮管道的核安全級別。

4.2 核安全分級應(yīng)用

核安全分級關(guān)乎設(shè)備設(shè)計、制造、質(zhì)保等，與核電廠的安全密不可分。因此，核安全分級是核安全監(jiān)管部門重點關(guān)注對象，一切監(jiān)督管理活動都是以核安全分級為基礎(chǔ)。

（1）注冊登記。擬從事民用核安全設(shè)備設(shè)計、制造、安裝和無損檢測活動的，應(yīng)當(dāng)按照活動種類、設(shè)備類別和核安全級別到核安全監(jiān)管部門申請注冊登記。注冊登記活動是核安全設(shè)備監(jiān)督管理重要內(nèi)容之一，也是境外單位向我國境內(nèi)核電廠提供活動的前提條件。禁止無注冊登記確認(rèn)書或者不按照注冊登記確認(rèn)書規(guī)定的活動種類和范圍從事民用核安全設(shè)備設(shè)計、制造、安裝和無損檢測活動。境外單位如需向我國境內(nèi)核電廠供貨核安全設(shè)備，應(yīng)事先向核安全監(jiān)管部門申請注冊，注冊級別必須遵從前文核安全分級方法。

（2）監(jiān)造、驗收。核安全設(shè)備監(jiān)造、驗收是保證設(shè)備質(zhì)量重要屏障之一，其與核安全分級密切相關(guān)。對于監(jiān)造而言，核安全1級機(jī)械設(shè)備，應(yīng)對每臺設(shè)備制造關(guān)鍵質(zhì)量控制點進(jìn)行現(xiàn)場見證，合格后簽點釋放。對于數(shù)量較多的核安全1級機(jī)械設(shè)備，如管道、管配件、支承件，選點見證的設(shè)備數(shù)量不低于該批次設(shè)備總量的30%。核安全2、3級機(jī)械設(shè)備及核安全電氣和儀控設(shè)備，選點見證的設(shè)備數(shù)量不低于該批次設(shè)備總量的20%。設(shè)備制造關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)質(zhì)量控制點原則上不允許放棄，如存在特殊情況放棄這些控制點，應(yīng)制定合理可行的補(bǔ)充措施進(jìn)行驗證。

驗收（特指出廠驗收）是檢驗設(shè)備質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)之一，應(yīng)根據(jù)審查合格的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)格書等文件實施驗收工作。依據(jù)設(shè)備核安全級別決定驗收見證比例，與監(jiān)造要求一致。當(dāng)檢查發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題時應(yīng)加倍擴(kuò)大抽檢比例，仍發(fā)現(xiàn)問題，則100%驗收檢查。

（3）安全檢驗。安全檢驗是進(jìn)口民用核安全設(shè)備監(jiān)管重要事項，是《核安全法》規(guī)定的內(nèi)容。因此，核安全監(jiān)管部門和核設(shè)施營運(yùn)單位都很重視此項工作。為了規(guī)范安全檢驗工作，提高工作效率，核安全監(jiān)管部門制定了一系列管理文件和細(xì)則。核設(shè)施營運(yùn)單位也依據(jù)法規(guī)、條例等出版了相應(yīng)的程序文件，用于指導(dǎo)進(jìn)口民用核安全設(shè)備安全檢驗管理工作，保證安全檢驗流程符合國家核安全監(jiān)督管理相關(guān)要求。

安全檢驗審查內(nèi)容至少包括如下：供貨商及分供方注冊登記確認(rèn)書的有效性（范圍、時限、場所等）；質(zhì)量計劃及制造過程質(zhì)量控制情況；過程檢驗和出廠試驗完成情況；分包管理與核安全管理要求的符合性；設(shè)備監(jiān)造、監(jiān)裝、裝運(yùn)前檢驗和驗收完成情況及發(fā)現(xiàn)問題的處理情況等等，上述審查內(nèi)容都與確定的核安全級別對應(yīng)，不同的核安全級別，依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、技術(shù)規(guī)格書也不一樣。

5 結(jié)語

我國核電機(jī)組的安全分級體系并沒有完全統(tǒng)一，各技術(shù)路線安全分級體系雖有聯(lián)系，但仍各成一派，尤其是EPR安全分級體系復(fù)雜，不為核電從業(yè)人員熟知。本文從EPR安全分級目的出發(fā)，分析執(zhí)行安全的屏障功能和緩解功能，通過EPR與CPR安全分級的比較，對EPR核安全分級進(jìn)行研究，并結(jié)合事例介紹核安全分級的應(yīng)用，以期滿足核安全相關(guān)人員的需求，尤其是幫助核安全設(shè)備安全檢驗人員解決分級困惑。同時，依據(jù)統(tǒng)一的安全分級體系指導(dǎo)核電設(shè)備的設(shè)計、制造、試驗等活動，不僅能提高核電廠的安全性和經(jīng)濟(jì)性，還可以加快我國核電工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、自主化進(jìn)程。