周 航 黃禮淵 牛 江 楊永木 鄧艾寧 余 婷

（中國核動力研究設計院，四川 成都 610041）

臨界裝置（英文名Critical Facility）是為理論計算提供校驗依據(jù)的物理實驗裝置，可對堆芯結(jié)構(gòu)和組成進行臨界試驗測量，確定反應堆的臨界特性，其具有結(jié)構(gòu)靈活可變、功率低、安全性強等特點，可在常溫常壓下開展實驗，無須專設冷卻裝置。

針對臨界裝置的運行和維護（以下簡稱“運維”），需要建立質(zhì)量保證體系，根據(jù)運維實踐及管理部門審查的要求，逐步對運行質(zhì)量保證大綱體系進行完善。開展臨界裝置運維的質(zhì)量管理實踐研究，其核心是以事實為依據(jù)，對質(zhì)量工作實施過程深入剖析，指導臨界裝置運維質(zhì)量工作的進一步完善。

1 臨界裝置質(zhì)量管理概況

涉及臨界裝置質(zhì)量和安全的活動必須做到“凡事有人負責、凡事有章可循、凡事有人監(jiān)督、凡事有據(jù)可查”。圍繞該質(zhì)量目標，對質(zhì)量工作內(nèi)容進行了劃分，形成層層落實、環(huán)環(huán)相扣的質(zhì)量管理責任體系。

1.1 現(xiàn)行質(zhì)量工作內(nèi)容

臨界裝置質(zhì)量管理的工作內(nèi)容包括臨界裝置安全重要物項和對運維質(zhì)量有影響的各種活動，具體包括采購、加工、制造、裝卸、運輸、貯存、運行、試驗、檢查、維修、換料、修改以及試驗裝置的安裝、調(diào)試等[1]。

為保證臨界裝置運維質(zhì)量，制定有臨界裝置質(zhì)量保證大綱，將與運維相關的活動分為管理性活動和技術(shù)性活動兩種：管理性活動包括質(zhì)保大綱及其程序的制定和管理、質(zhì)保監(jiān)查、管理部門審查等；技術(shù)性活動包括臨界裝置運維、檢查、試驗和修改等。

1.2 質(zhì)量管理責任體系

針對臨界裝置運維的質(zhì)量管理工作，建立質(zhì)量管理責任體系，明確管理者的職責和各職能單位的責任，要求100%覆蓋臨界裝置運維涉及的所有單位和部門。

在臨界裝置運維的質(zhì)量管理責任體系中，單位的主管領導對臨界裝置的安全運行負總責；分管領導負責組織制定和執(zhí)行質(zhì)量保證大綱，對臨界裝置運行和大綱的實施負領導責任；利用臨界裝置開展科研、試驗時，項目負責人對臨界裝置運行的質(zhì)量、安全負管理責任；從事影響質(zhì)量和安全的管理、執(zhí)行和驗證活動的部門和人員，對所從事的工作負責；質(zhì)量管理部門進行監(jiān)督、檢查和監(jiān)查，以確保順利執(zhí)行臨界裝置運行質(zhì)量保證大綱。

1.3 質(zhì)量管理方法

在科研工作中，臨界裝置運維單位必須按照科學的方法進行質(zhì)量管理，其中較有代表性的包括DMAIC模型[2]等，DMAIC模型來源于通用電氣公司的質(zhì)量管理案例，具體分為定義（define）、測量（measure）、分析（analyze）、改進（improve）、控制（control），可實現(xiàn)臨界裝置運維過程的持續(xù)改進，保證試驗測量的準確性和人員作業(yè)安全性，如圖1所示。

圖1 臨界裝置物理試驗人員采用的DMAIC模型

運維單位在試驗前對試驗過程進行梳理，對可能出現(xiàn)的質(zhì)量安全問題進行分析，完成試驗要求的定義。試驗期間，對測量過程和測量系統(tǒng)進行分析，完成試驗前狀態(tài)檢查，按照計劃開展試驗。對分析數(shù)據(jù)時同以往數(shù)據(jù)進行比較，驗證數(shù)據(jù)準確性，并對數(shù)據(jù)的敏感性和不確定性進行分析，確定試驗主要擾動因素。在改進過程中組織團隊成員對試驗中遇到的問題和主要擾動因素進行分析。最后擬定控制計劃?；谠撡|(zhì)量方法，臨界裝置運維單位按照質(zhì)量管理大綱的相關要求，進行質(zhì)量過程嚴格管理。

2 影響臨界裝置質(zhì)量工作的要素

臨界裝置運維單位要完成質(zhì)量工作，除了責任體系和管理方法的頂層設計之外，主要體現(xiàn)在質(zhì)量管理小組的建立和質(zhì)量工作的“先細化、再實施”上。

2.1 質(zhì)量管理小組

負責臨界裝置運維的班組需要設置專門的質(zhì)量管理小組，所有質(zhì)量管理成員須取得相關執(zhí)照。在臨界裝置的運維過程中，小組成員的職責劃分如下：1）質(zhì)量控制監(jiān)督人員在驗證過程控制工作和檢驗、試驗控制活動中，驗證質(zhì)量控制人員所從事的質(zhì)量控制工作是否按照質(zhì)量保證大綱中相關的控制要求和質(zhì)量控制工作程序、質(zhì)量計劃等要求進行，是否滿足規(guī)定的要求。2）質(zhì)量工程師旨在對所在班組的員工開展程序培訓，按程序進行經(jīng)驗反饋，負責監(jiān)督各類檢查提出的整改要求的落實，按質(zhì)量部門要求收集體系建設及運行相關質(zhì)量信息，督促班組提交相關質(zhì)量論文，組織QC小組活動。3）監(jiān)造工程師負責按要求執(zhí)行外協(xié)試驗設備制造過程的監(jiān)造，負責設備制造進度跟蹤，對供貨方的質(zhì)量控制過程進行監(jiān)督檢查，對發(fā)現(xiàn)的問題提出整改要求，并驗證整改情況，簽署制造過程質(zhì)量計劃中的質(zhì)量見證點。

2.2 細化質(zhì)量工作

臨界裝置運維活動涉及范圍較廣，在具體的實施過程中，要制定嚴格的質(zhì)量規(guī)范措施。做好“先細化，再實施”的兩步走工作?，F(xiàn)行的臨界裝置運維的質(zhì)量管理工作，涉及質(zhì)量監(jiān)督和監(jiān)察、管理部門審查、運行維護及現(xiàn)場管理和人員培訓四個方面。

2.2.1 質(zhì)量監(jiān)督和監(jiān)查

臨界裝置進行試驗運行前，均要求編制試驗文件，履行審批手續(xù)，并由質(zhì)量管理部門對試驗前準備狀態(tài)進行檢查，確保試驗相關的人員、設備、試驗文件、試驗環(huán)境滿足規(guī)定的要求。

質(zhì)量管理部門根據(jù)運行監(jiān)督大綱要求和年度運行任務情況制定年度質(zhì)量監(jiān)督計劃，重點對定期試驗、在役檢查、安全及安全相關級設備的維修、修改，重大的科研試驗活動進行監(jiān)督，根據(jù)監(jiān)督發(fā)現(xiàn)的問題提出整改要求。

每年由質(zhì)量管理部門制定質(zhì)量保證監(jiān)查計劃，實施對臨界裝置的監(jiān)查，臨界裝置運維相關部門根據(jù)監(jiān)查提出的糾正措施要求制定糾正措施計劃，進行糾正。

2.2.2 管理部門審查

每年由質(zhì)量管理部門組織，分管臨界裝置運維的領導主持進行管理部門審查，并根據(jù)審查意見實施對質(zhì)量保證體系的改進。根據(jù)管理部門的審查的結(jié)果，判定臨界裝置運維質(zhì)量保證大綱是否得到有效實施，質(zhì)量保證大綱是否充分、適宜。

2.2.3 運行維護及現(xiàn)場管理

運維班組每年制定維護保養(yǎng)計劃、在役檢查計劃、預防性維修計劃，并按計劃實施對裝置、設備的維護保養(yǎng)和定期試驗。反應堆現(xiàn)場配備安全分析報告、質(zhì)量保證大綱程序、應急計劃和實施程序等全套有效的技術(shù)資料。涉及反應堆應用和修改以及維修、維護工作均嚴格按有關程序執(zhí)行。

臨界裝置按照要求每月進行保養(yǎng)運行，保證各儀器儀表及各系統(tǒng)工作正常。每月對慢化劑水質(zhì)進行測量，保證水質(zhì)滿足要求。

臨界裝置運行人員必須經(jīng)考核合格，持有國家核安全局頒發(fā)的運行執(zhí)照。安排專門的輻射防護人員，配備足夠的輻射防護用品和輻射劑量監(jiān)測儀表。放射性工作區(qū)域嚴格實行“分區(qū)”管理。為保證臨界裝置運行設備安全，控制人員和設備出入。

2.2.4 人員培訓

臨界裝置運行人員、維修人員和輻射防護人員的培訓包括理論學習和實際操作培訓，采取現(xiàn)場授課和操作演練的方式進行。根據(jù)培訓大綱的要求，每年制定“臨界裝置人員培訓和再培訓計劃”，按計劃完成對運行人員、維修人員和輻射防護人員等的培訓。

3 質(zhì)量管理實踐成效

3.1 質(zhì)量管理響應情況

在應用以上質(zhì)量管理方法的基礎上，通過調(diào)研從2013年至今的運行記錄和質(zhì)量檢查記錄，對臨界裝置運維的質(zhì)量管理活動響應情況進行分析：1）臨界裝置進行反應堆物理試驗和保養(yǎng)運行，無非計劃停堆。2）試驗過程中嚴格了遵守臨界裝置運行限值和條件，核設施各系統(tǒng)和設備的安全性能滿足臨界裝置最終安全分析報告的要求，嚴格按操作規(guī)程操作，保證了反應堆物理試驗的安全，無運行事件。3）臨界裝置運行、維修、試驗人員近7年的年平均放射性劑量為0.12 mSv/人，最大個人劑量值0.93 mSv，遠低于15 mSv的運維單位限值，遠低于GB 18871—2002《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》規(guī)定的5年100 mSv、每年不超過50 mSv的個人年劑量管理限值，見表1。4）臨界裝置近7年來在運行和維修過程中無液體放射性廢物產(chǎn)生；臨界裝置運行功率低，持續(xù)時間短，氣體放射性廢物排放總活度很低；產(chǎn)生的固體放射性廢物（手套、口罩等）最大值為20 kg，表面γ輻射劑量水平最大值為0.20 μSv/h，與本底γ輻射水平0.15 μSv/h相當；表面α、β污染水平最大值為1.25Bq/cm2，低于國家規(guī)定的4Bq/cm2限值，在使用完畢后集中存放，符合GB14500—2002《放射性廢物管理規(guī)定》中少量核技術(shù)應用廢物的臨時貯存要求，如表1所示。5）通過對廠址及周圍環(huán)境進行監(jiān)測，環(huán)境的放射性氣溶膠歷年最大值為6.41×10-6Bq/L，平均值為4.46×10-6Bq/L，與原有本底調(diào)查值4.0×10-6Bq/L相當，見表1。監(jiān)測結(jié)果表明，氣溶膠的放射性水平很低，對環(huán)境無可察覺的影響。6）臨界裝置現(xiàn)場配有全套應急文件，現(xiàn)場應急設施包括便攜式劑量監(jiān)測儀、劑量筆、應急防護用品、應急專用電話和傳真機、報警喇叭。定期對應急設備進行清點、保養(yǎng)和維護，確保處于正?？捎脿顟B(tài)。每年均開展假想外電源失電、假想地震疊加停堆系統(tǒng)失效、假想短周期疊加卡棒事故等廠房應急演習，提高人員應對突發(fā)安全狀況的能力。7）臨界裝置基于縱深防御，采用多道防護屏障，燃料元件結(jié)構(gòu)性能良好，試驗大廳完好，多道防護無變化且完整有效。8）臨界裝置開展的零功率物理實驗，元件消耗可以忽略，裝堆和出入庫嚴格執(zhí)行各項操作規(guī)程，燃料元件無損壞。每年的核材料盤存工作記錄顯示，盤存結(jié)果帳物相符。9）臨界裝置廠區(qū)的核材料庫和核設施實物保護等級為Ⅰ級，實施的實物保護工程建設將保護區(qū)域分為控制區(qū)、保護區(qū)和內(nèi)區(qū)，建設了各區(qū)域的周界和出入口，并設置相應的探測、延遲、反應通信設備，控制保衛(wèi)中心全天24 h值守。10）臨界裝置培訓包括取照人員培訓、運行人員再培訓和試驗前培訓。統(tǒng)計歷年培訓時長信息，2013—2017年開展了取照人員培訓，每人每年平均194.2 h，最少119 h，如圖2所示；運行人員再培訓每人每年平均86.14 h，最少64 h，如圖3所示；試驗前培訓每人每年平均18.83 h，最少11 h。根據(jù)國防科工委引發(fā)的《研究堆操縱人員換照資格審查申請報告》，再培訓時間超過規(guī)定的60 h限值，符合相關要求。

表1 近7年的個人年劑量、放射性廢物和環(huán)境放射性劑量統(tǒng)計表

圖2 近7年取照人員培訓時長統(tǒng)計

圖3 近7年運行人員再培訓時長統(tǒng)計

3.2 質(zhì)量檢查問題落實情況

國家核安全局、國防科工局、生態(tài)環(huán)境部（原環(huán)境保護部）西南核與輻射安全監(jiān)督站、蘇州核安全中心、單位質(zhì)量管理部門等單位及個人定期對臨界裝置的質(zhì)量管理和安全運行情況進行質(zhì)量審查、質(zhì)量監(jiān)督和質(zhì)量監(jiān)查。

按相關規(guī)程和規(guī)定要求，臨界裝置運維班組每年年初制定全年運行維護及檢查計劃，針對臨界裝置每月至少進行2次運行維護，每半年進行1次定期試驗，每年進行1次在役檢查。在這些例行的維護、檢查活動中，對工作現(xiàn)場包括反應堆大廳、核材料和放射源庫、控制室、回路間、試驗室及其他工藝房間等進行巡查，發(fā)現(xiàn)問題或隱患及時排除整改。近7年的相關記錄與存檔文件顯示，在各項安全檢查和監(jiān)察活動中，臨界裝置運維班組對檢查專家提出的整改要求和建議，均及時進行了整改和反饋，質(zhì)量檢查問題的落實率達到了100%。

4 結(jié)論

臨界裝置運維質(zhì)量管理工作是一項煩雜的系統(tǒng)工程，其不僅包括了各項質(zhì)量活動，而且是以科學的管理方法為核心，以質(zhì)量管理小組的職責分工和質(zhì)量工作細化為主線，配合相關部門的質(zhì)量審查、監(jiān)督和監(jiān)查，對運維過程質(zhì)量保證體系的系統(tǒng)性整合。該文在現(xiàn)行臨界裝置質(zhì)量管理工作的基礎上，對影響臨界裝置質(zhì)量工作的要素進行了探討，通過臨界裝置質(zhì)量管理實例分析，證明了質(zhì)量管理方法的有效性。該方法對類似試驗設施的質(zhì)量管理也有重要的借鑒意義。