宋祉霖 楊 洋 曲昌明 張 衛(wèi)

（中國(guó)核電工程有限公司，北京 100840）

由于核電的特殊性，核電站安全相關(guān)物項(xiàng)的使用受到嚴(yán)格的監(jiān)管。核安全相關(guān)物項(xiàng)的供貨商，需要按照核行業(yè)要求的法律法規(guī)申請(qǐng)領(lǐng)取許可證，建立健全的管理制度和完善的質(zhì)量保證體系，取得、維持核級(jí)質(zhì)保體系需要的成本很高。

20世紀(jì)70年代，美國(guó)在建核電站數(shù)量減少，導(dǎo)致核級(jí)設(shè)備的訂單大幅減少，很多原有的核級(jí)設(shè)備供貨商不再花費(fèi)高昂的代價(jià)來(lái)滿足美國(guó)聯(lián)邦法規(guī)10CRF50附錄B質(zhì)保大綱的要求，從而導(dǎo)致在役運(yùn)行核電站在更換老化或者有缺陷的零部件時(shí)無(wú)處采購(gòu)產(chǎn)品，缺少滿足法律法規(guī)要求的合格核級(jí)供貨商。為了保證核電廠的正常運(yùn)行，可以采購(gòu)到與安全相關(guān)的零部件產(chǎn)品，美國(guó)核電行業(yè)開(kāi)發(fā)了“商品級(jí)物項(xiàng)轉(zhuǎn)化（Commercial Grade Dedication，CGD）”的管理流程。目前，美國(guó)已建立的CGD 標(biāo)準(zhǔn)體系涵蓋了法規(guī)&指令、導(dǎo)則、基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)4個(gè)層次，自上而下地形成了一個(gè)較為完善、具備可操作性的標(biāo)準(zhǔn)體系框架。

近年來(lái)，隨著中國(guó)核電建設(shè)步伐的不斷加大，國(guó)內(nèi)也開(kāi)始出現(xiàn)執(zhí)行安全功能的核級(jí)零部件難以在市場(chǎng)上找到滿足法律法規(guī)要求的核級(jí)供貨商的情況。該文通過(guò)對(duì)商品級(jí)物項(xiàng)轉(zhuǎn)化過(guò)程及應(yīng)用實(shí)例的分析，為解決國(guó)內(nèi)缺乏核級(jí)供貨商的問(wèn)題提供參考。

1 商品級(jí)物項(xiàng)

基本部件（basic component）是執(zhí)行以下安全功能的構(gòu)筑物、系統(tǒng)、部件或零件：1）保證一回路壓力邊界的完整。2）執(zhí)行反應(yīng)堆停堆并使其處于安全停堆狀態(tài)。3）預(yù)防和緩解在事故狀態(tài)下向場(chǎng)外釋放放射性物質(zhì)，該部件的設(shè)計(jì)和制造應(yīng)滿足10 CRF 50 附錄B的要求。

商品級(jí)物項(xiàng)（Commercial grade item，CGI）是指該物項(xiàng)執(zhí)行安全相關(guān)功能，但沒(méi)有按照基本部件的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造。同時(shí)，該物項(xiàng)必須滿足以下3個(gè)要求：1）該物項(xiàng)沒(méi)有按照核電行業(yè)中規(guī)格書(shū)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造；2）該物項(xiàng)也應(yīng)用于其他行業(yè)中。3）根據(jù)供貨商已有的產(chǎn)品目錄進(jìn)行采購(gòu)。

2 商品級(jí)物項(xiàng)轉(zhuǎn)化

商品級(jí)物項(xiàng)轉(zhuǎn)化（CGD）：一個(gè)被認(rèn)可的流程，采用該流程來(lái)保證一個(gè)用于安全功能的商品級(jí)物項(xiàng)執(zhí)行其所需要的安全功能。該物項(xiàng)等同于一個(gè)按照10 CRF 50 附錄B的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造的物項(xiàng)。

CGD是在采購(gòu)方確定要進(jìn)行核級(jí)物項(xiàng)采購(gòu)但是存在困難時(shí)的一種采購(gòu)管理方法，其關(guān)鍵工作有2項(xiàng)內(nèi)容：技術(shù)評(píng)估過(guò)程和檢驗(yàn)驗(yàn)收過(guò)程，如圖1所示。通過(guò)技術(shù)評(píng)估過(guò)程確定關(guān)鍵特性，再根據(jù)物項(xiàng)特性選擇檢驗(yàn)驗(yàn)收方法并實(shí)施。

圖1 CGD關(guān)鍵工作

2.1 技術(shù)評(píng)估過(guò)程

技術(shù)評(píng)估過(guò)程包括3種：等同物項(xiàng)采購(gòu)、替代物項(xiàng)采購(gòu)以及新物項(xiàng)采購(gòu)，如圖2所示。通過(guò)技術(shù)評(píng)估過(guò)程可以明確物項(xiàng)的準(zhǔn)確采購(gòu)技術(shù)和質(zhì)量要求，并在采購(gòu)文件中明確。1）等同物項(xiàng)采購(gòu)是最簡(jiǎn)單的一種技術(shù)評(píng)估，采購(gòu)方根據(jù)原供貨商（已經(jīng)不再持有核級(jí)質(zhì)保資質(zhì)）提供的有關(guān)信息，確定供貨商沒(méi)有對(duì)物項(xiàng)設(shè)計(jì)進(jìn)行改動(dòng)。在該基礎(chǔ)上，技術(shù)評(píng)估的重點(diǎn)是原設(shè)備廠家的原始設(shè)計(jì)，通常僅需要識(shí)別其零件號(hào)碼和物項(xiàng)描述就可以評(píng)估。2）對(duì)不能采購(gòu)原始物項(xiàng)或等同物項(xiàng)、原始物項(xiàng)的技術(shù)或質(zhì)保要求不明確、供貨商改變了物項(xiàng)設(shè)計(jì)的情況，要進(jìn)行詳細(xì)的等效技術(shù)評(píng)估，進(jìn)行替代物項(xiàng)采購(gòu)。技術(shù)評(píng)估由采購(gòu)方進(jìn)行控制：1）評(píng)估所采購(gòu)物項(xiàng)的接口、互換性、安全性、安裝尺寸和功能等方面與原物項(xiàng)是否等效。2）評(píng)估其設(shè)計(jì)和制造過(guò)程適用的法律、法規(guī)是否符合要求。3）當(dāng)設(shè)計(jì)改進(jìn)或新建核電站需要通過(guò)商品化渠道采購(gòu)某一新物項(xiàng)時(shí)，要進(jìn)行新物項(xiàng)采購(gòu)。首先從技術(shù)上確定商品級(jí)物項(xiàng)的設(shè)計(jì)能滿足執(zhí)行安全功能的要求。技術(shù)評(píng)估將作為設(shè)計(jì)過(guò)程的一個(gè)重要部分，以確保合理的采購(gòu)技術(shù)和質(zhì)量要求被明確寫(xiě)入采購(gòu)文件中。

圖2 技術(shù)評(píng)估過(guò)程

3種物項(xiàng)采購(gòu)方式都需要結(jié)合檢驗(yàn)驗(yàn)收過(guò)程進(jìn)行必要的檢驗(yàn)測(cè)試，確保物項(xiàng)的關(guān)鍵參數(shù)滿足要求。等同物項(xiàng)采購(gòu)也不能缺少檢驗(yàn)驗(yàn)收的過(guò)程。

2.2 檢驗(yàn)驗(yàn)收過(guò)程

在對(duì)申請(qǐng)的物項(xiàng)進(jìn)行技術(shù)評(píng)估后，結(jié)合物項(xiàng)的關(guān)鍵特性，在檢驗(yàn)驗(yàn)收過(guò)程中進(jìn)行選擇，并形成詳細(xì)的過(guò)程記錄，如圖3所示。需要特別注意的是選擇合適的驗(yàn)收方法之前，必須確認(rèn)以下3個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：1）確定物項(xiàng)是否執(zhí)行安全功能。2）確定物項(xiàng)是否為商品級(jí)物項(xiàng)CGI。3）確定物項(xiàng)的關(guān)鍵特性。雖然這3個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題屬于檢驗(yàn)驗(yàn)收過(guò)程，但是也可以選擇在技術(shù)評(píng)估階段完成，采購(gòu)方可以根據(jù)實(shí)際情況選擇“三個(gè)確認(rèn)”的完成階段。

圖3 檢驗(yàn)驗(yàn)收過(guò)程

2.2.1 核安全功能和商品級(jí)物項(xiàng)

一般來(lái)說(shuō)，從技術(shù)角度考慮，如果物項(xiàng)所屬的部件執(zhí)行核安全功能，則默認(rèn)該物項(xiàng)為需要執(zhí)行的核安全功能，可以不再評(píng)估物項(xiàng)本身是否執(zhí)行核安全功能。但是方便實(shí)施CGD，也可以參考供貨商的零部件圖、材料清單以及備品備件清單等，將部件進(jìn)一步拆分、細(xì)化，評(píng)價(jià)每個(gè)組成物項(xiàng)是否執(zhí)行核安全功能。以閥門(mén)為例，查閱供貨商總裝圖可知，閥門(mén)包括閥體、閥瓣、閥桿、閥蓋、填料以及中腔墊片等物項(xiàng)。根據(jù)EPRI NP-5652，如果閥門(mén)為非能動(dòng)，且安全相關(guān)功能要保證壓力邊界的完整性，那么可以認(rèn)為它的內(nèi)部物項(xiàng)閥桿是非安全相關(guān)物項(xiàng)。

從技術(shù)角度考慮，物項(xiàng)分級(jí)只考慮是否執(zhí)行核安全功能；從采購(gòu)的角度考慮，要更進(jìn)一步區(qū)分，將核安全相關(guān)物項(xiàng)分為基本部件、商品級(jí)物項(xiàng)。該過(guò)程可以有效地明確物項(xiàng)采購(gòu)方向，有利于相似部件合并采購(gòu)，增強(qiáng)相似部件的互換性，節(jié)約成本，提高核電站的經(jīng)濟(jì)性。

2.2.2 關(guān)鍵特性

基于物項(xiàng)的用途和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，每種物項(xiàng)都具有多種特性參數(shù)，基本可以分為3類(lèi)：產(chǎn)品標(biāo)識(shí)、物理特性以及性能特性。根據(jù)電廠物項(xiàng)替換報(bào)告NP-6406，將特性分為設(shè)計(jì)關(guān)鍵特性和驗(yàn)收關(guān)鍵特性。為了確保替代物項(xiàng)能滿足設(shè)計(jì)功能要求，必須正確且全面地識(shí)別物項(xiàng)的設(shè)計(jì)特性參數(shù)。同時(shí)為了能夠完成驗(yàn)收，要選取一些可確定、可測(cè)量檢驗(yàn)的屬性或變量作為商品級(jí)物項(xiàng)的驗(yàn)收關(guān)鍵特性。當(dāng)某種替代物項(xiàng)的某特性確定為驗(yàn)收關(guān)鍵特性后，則該特性必須進(jìn)行驗(yàn)證。

以閥桿為例[1]，通常設(shè)計(jì)關(guān)鍵特性包括尺寸、材料化學(xué)組分、材料等級(jí)、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷面收縮率、硬度、表面光潔度以及構(gòu)造?？沈?yàn)收的關(guān)鍵特性包括構(gòu)造、桿長(zhǎng)、直徑、材料及級(jí)別、硬度。也就是說(shuō)，驗(yàn)收關(guān)鍵特性通常是設(shè)計(jì)關(guān)鍵特性的一個(gè)子集。

特別需要注意的是，對(duì)于有抗震要求以及溫壓、輻照等環(huán)境鑒定要求的商品級(jí)物項(xiàng)，要確保替代物項(xiàng)能滿足原來(lái)的鑒定條件，在選擇用于驗(yàn)收的關(guān)鍵特性參數(shù)時(shí)，必須驗(yàn)收這些特性。

除了根據(jù)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)文件確定關(guān)鍵特性外，還可以用故障模式影響分析來(lái)確定[2]。

2.2.3 驗(yàn)收方法

執(zhí)行安全功能的商品級(jí)物項(xiàng)具有一個(gè)或多個(gè)驗(yàn)收關(guān)鍵特性來(lái)確保該物項(xiàng)與替代前的物項(xiàng)等效。例如零件號(hào)碼這個(gè)關(guān)鍵特性，在采用等同物項(xiàng)采購(gòu)的情形下，通過(guò)零件號(hào)碼的識(shí)別和選擇正確驗(yàn)收方法，就可以確保物項(xiàng)是可接受的。

目前一共有4種有條件認(rèn)可的驗(yàn)收方法，如圖3和表1所示[3]。每個(gè)關(guān)鍵特性參數(shù)都必須驗(yàn)證，且使用至少一種驗(yàn)收方法進(jìn)行驗(yàn)證。如果需要，同一種關(guān)鍵特性參數(shù)可能要用一種以上的驗(yàn)收方法，以保證所接收的物項(xiàng)能滿足要求。驗(yàn)收方法的選取要結(jié)合技術(shù)及經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行考慮。

表1 驗(yàn)收方法選擇

2.3 CGD實(shí)際應(yīng)用

在CGD實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中需要形成文件來(lái)記錄實(shí)施過(guò)程，做到有據(jù)可查。由于CGD通常在正常的采購(gòu)過(guò)程之外，因此需要單獨(dú)配備一套完整的文件，可參考以下內(nèi)容形成配套文件：1）明確技術(shù)要求和質(zhì)量要求的采購(gòu)文件。2）識(shí)別物項(xiàng)是否為CGI的過(guò)程文件。3）形成CGI清單文件。4）識(shí)別關(guān)鍵特性的過(guò)程文件及最終確定的關(guān)鍵特性。5）針對(duì)每一關(guān)鍵特性確定的驗(yàn)收方法、驗(yàn)收準(zhǔn)則等。6）執(zhí)行驗(yàn)收，形成驗(yàn)收?qǐng)?bào)告。

3 CGD在我國(guó)的應(yīng)用

根據(jù)EPRI NP-5652，在核電領(lǐng)域中采用了商品級(jí)物項(xiàng)轉(zhuǎn)化的典型物項(xiàng)包括螺栓、閥門(mén)填料法蘭以及閥桿等機(jī)械部件，也包括限位開(kāi)關(guān)、電磁閥等儀控部件以及O型圈、非金屬膜片等非金屬物項(xiàng)。經(jīng)查閱國(guó)內(nèi)的相關(guān)文獻(xiàn)，中國(guó)核安全監(jiān)管部門(mén)尚未認(rèn)可核級(jí)設(shè)備商品級(jí)物項(xiàng)轉(zhuǎn)化的方法，但針對(duì)一些不屬于中國(guó)民用核安全設(shè)備目錄范圍內(nèi)的部件，在無(wú)法采購(gòu)到滿足法規(guī)要求核級(jí)產(chǎn)品的情況下，已經(jīng)開(kāi)始研究商品級(jí)物項(xiàng)轉(zhuǎn)化。

三門(mén)、海陽(yáng)AP1000核電項(xiàng)目中，有些不屬于中國(guó)民用核安全設(shè)備監(jiān)管范圍，但又設(shè)計(jì)為核級(jí)的物項(xiàng)，例如AP1000 環(huán)吊，采用了商品級(jí)物項(xiàng)轉(zhuǎn)化[4]。AP1000 環(huán)吊核級(jí)部件主要從美國(guó)采購(gòu)，這些部件大部分屬于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，但由于核級(jí)質(zhì)保體系的要求，很難找到符合要求的核級(jí)供貨商，因此，環(huán)吊有相當(dāng)數(shù)量的核級(jí)機(jī)械和電氣部件運(yùn)用了商品級(jí)物項(xiàng)轉(zhuǎn)化。

除了機(jī)械設(shè)備外，數(shù)字化設(shè)備也面臨同樣的問(wèn)題。核電廠數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)（DCS）面臨極大的國(guó)產(chǎn)化市場(chǎng)需求，但是DCS 中執(zhí)行或影響安全功能所需要的大量零部件難以采購(gòu)到滿足法規(guī)要求的核級(jí)產(chǎn)品，只能采用非核級(jí)供貨商的基于一般工業(yè)要求的非核級(jí)設(shè)備即商品級(jí)物項(xiàng)。目前，在田灣核電站5&6 號(hào)機(jī)組安全級(jí)DCS 的設(shè)計(jì)與供貨工作中已經(jīng)成功地應(yīng)用了CGD方法[2]。

目前我國(guó)只有國(guó)標(biāo)GB/T 13629—2008《核電廠安全系統(tǒng)中數(shù)字計(jì)算機(jī)的適用準(zhǔn)則》提及了CGD 相關(guān)概念。該標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)述了商品級(jí)計(jì)算機(jī)的CGD 過(guò)程，但缺少詳細(xì)的實(shí)施指導(dǎo)；且該標(biāo)準(zhǔn)引用文件中未包含有相關(guān)CGD 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，不具備可操作性[5]。因此，參考EPRI發(fā)布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)施CGD 過(guò)程是當(dāng)前我國(guó)核電行業(yè)的合理選擇。

此外，除了國(guó)內(nèi)廠址建設(shè)的核電站，我國(guó)自主研發(fā)設(shè)計(jì)的核電站已經(jīng)出口到世界上的許多國(guó)家，例如巴基斯坦、巴西等。受到出口限制，一些原供設(shè)備（閥門(mén)定位器等）無(wú)法出口，并且由于技術(shù)原因，因此國(guó)內(nèi)、國(guó)外均找不到其他滿足要求的核級(jí)供貨商。技術(shù)的進(jìn)步無(wú)法一蹴而就，核電建設(shè)不僅要考慮其技術(shù)性，還要保證經(jīng)濟(jì)性，這就要求國(guó)內(nèi)核電從業(yè)者探索一條適用于目前國(guó)際形勢(shì)的、解決出口受限問(wèn)題的CGD流程。已經(jīng)實(shí)施的思路為選擇不受出口限制的國(guó)外供貨商生產(chǎn)的商品級(jí)定位器，隨同所屬閥門(mén)一起進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)包括基準(zhǔn)試驗(yàn)、正常老化試驗(yàn)以及事故工況下的各項(xiàng)試驗(yàn)等，驗(yàn)證合格后，隨同閥門(mén)一起供貨。

4 結(jié)論

商品級(jí)物項(xiàng)轉(zhuǎn)化首先在美國(guó)提出，美國(guó)核管會(huì)（NRC）委托EPRI牽頭聯(lián)合了部分核電業(yè)主進(jìn)行大量的研究，發(fā)布了一系列通過(guò)CGD將商品級(jí)物項(xiàng)引入核安全應(yīng)用的法規(guī)、導(dǎo)則、標(biāo)準(zhǔn)及指導(dǎo)文件。目前，美國(guó)核電業(yè)主、供貨商都按照NRC的要求，對(duì)那些將使用在核安全相關(guān)領(lǐng)域的商品級(jí)物項(xiàng)進(jìn)行CGD。美國(guó)核電業(yè)CGD的良好實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，具有很好的參考價(jià)值。

隨著中國(guó)核電建設(shè)的蓬勃發(fā)展，不論是現(xiàn)有核電站的設(shè)備老化、設(shè)計(jì)優(yōu)化，還是新型核電站的建造，不論是自建還是出口核電站，都有可能遇到執(zhí)行安全功能的部件找不到合適核級(jí)供貨商的情況。原核級(jí)供貨商退出核電市場(chǎng)、國(guó)際形勢(shì)導(dǎo)致供貨限制等情形的出現(xiàn)，將大大增加項(xiàng)目成本，延長(zhǎng)項(xiàng)目周期，影響項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。中國(guó)核電應(yīng)參考美國(guó)CGD的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合中國(guó)核電行業(yè)現(xiàn)狀，開(kāi)始著手建立國(guó)內(nèi)CGD體系，為解決缺少合格核級(jí)供貨商的問(wèn)題提供支持。