王華才 韓華 黃英 湯琪 李顯華 梁政強

(中國原子能科學研究院，北京 102413)

0 引言

大型輻照后檢驗熱室設施(以下簡稱“熱室”)主要用于輻照后材料和燃料的檢驗。熱室建設是一項復雜的系統工程，涉及從方案設計到項目竣工的全生命周期管理。熱室調試作為項目竣工的重要環(huán)節(jié)，需要對構筑物、全系統和設備進行調試，主要包括：檢驗設施的設計、建造和安裝質量；對系統及設備進行性能考驗，驗證系統及設備技術指標；制定合理的運行限值和運行方式；制定相應的運行文件。

基于此，本文以熱室為研究對象，結合項目管理理念與方法，從調試計劃管理、調試文件管理、調試前置工作管理、接口管理以及實施過程管理5個方面展開分析，以期為類似項目調試管理提供參考。

1 熱室調試系統及特點

1.1 熱室調試系統

中國原子能科學研究院新建的大型熱室總占地面積約6000m2，能夠檢驗多種堆型、不同尺寸燃料棒和結構部件輻照性能。熱室分為主工藝系統、工藝運輸系統和輔助系統。

1.1.1 主工藝系統

主工藝系統是整個熱室系統的關鍵和核心，分為燃料檢驗線、微觀分析線和力學性能分析線。其中，燃料檢驗線具備燃料組件和燃料棒的接收、檢查、解體，燃料棒的非破壞性檢驗，燃料棒的切割，樣品制備、儲存和再組裝等功能；微觀分析線具備微觀樣品接收、燃料及包殼材料的微觀結構分析等功能；力學性能分析線具備包殼及結構材料的力學性能測試功能。

1.1.2 工藝運輸系統

工藝運輸系統是整個熱室系統的連接點，主要實現核電站、廠內乏燃料棒的轉運，以及熱室內樣品、固體廢物和設備的轉運。

1.1.3 輔助系統

輔助系統是整個熱室系統的基礎，分為9個子系統，負責保障主工藝系統的正常運行和各項功能的實現。

1.2 熱室調試特點

熱室系統結構復雜、主要設備數量龐大、調試工作量巨大，整個調試過程面臨嚴峻挑戰(zhàn)，如核調試前置條件復雜、調試項目存在交叉以及非核和核調試管理難度大等。

2 熱室設施調試管理

2.1 調試計劃管理

大型輻照后檢驗熱室設施的調試階段分為非核調試階段和核調試階段。其中，非核調試階段是指以冷樣品(非放射性)為對象開展的一系列調試工作，包括單系統調試和綜合冷調試；核階段熱調試為帶料調試，指放射性材料進入熱室設施開展的一系列調試工作，包括熱室屏蔽試驗和熱室?guī)Я险{試。

由于熱室建設工程復雜、接口眾多且建設和調試周期緊張，后期面臨施工和調試同時進行的問題。為了在保證施工質量和進度的前提下加強對調試的進程控制，急需對熱室調試計劃進行規(guī)劃和管理。

根據熱室調試周期表(表1)，完成主工藝系統試驗項目需要777天。其中，工藝運輸系統項目需要169天，輔助系統項目需要652天。因此，必須采用非關鍵路徑工作并行作業(yè)方式，壓縮調試工期。同時，由于熱室調試過程分為多個階段，存在交叉進行的項目。例如，在非核調試階段，通常在單系統全部調試完成后才開始綜合冷調試。但是，為了保證調試進度，綜合冷調試階段某項主工藝檢驗試驗在系統調試階段相應設備調試完成且具備單獨運行條件后，輔助系統同時滿足運行條件的情況下才可進行。雖然交叉調試對于整個綜合冷調試階段的連貫性以及模擬實際運行工況有一定影響，但是能夠保證進行綜合冷調試階段某項主工藝檢驗試驗時，熱室運行相關輔助系統正常投入運行。此外，由于某些設備(如容器、電子探針等)到貨較晚，可能存在其他系統或設備已進入核調試階段，而該設備才開始進行調試的情況。但這些設備并不影響其他系統或設備調試效果，因此，在整個調試計劃中可以將其單獨列出進行調試。

綜上所述，在不影響調試結果的前提下，將熱室調試工期盡可能地壓縮或提前，可有效保證熱室建設項目里程碑節(jié)點的完成。

表1 熱室調試周期表

(續(xù))

2.2 調試文件管理

熱室調試必須遵守經過審批的書面文件，因此，在整個調試過程中應制定相應的調試文件，以保障調試工作的順利進行。

在調試開始前，編制《熱室調試總大綱》(以下簡稱《總大綱》)，用于指導熱室建設項目開展調試工作；根據《總大綱》，各系統制定了《系統調試大綱》，詳細描述了在系統需要進行的試驗項目、需要驗證的內容和系統驗收準則等。同時，制定了《調試管理程序》，作為實施各項調試活動的文件依據。在調試過程中，強化調試記錄管理，包括調試過程中的技術和試驗等過程記錄文件。調試結束后，編制調試報告，包括《試驗結果報告》和《調試綜合報告》。其中，《試驗結果報告》是評價試驗結果的簡要報告；《調試綜合報告》是包含試驗過程及試驗數據、試驗結果分析和評價、試驗問題和改進等的正式存檔文件。此外，調試環(huán)節(jié)必須制定相關的技術文件，主要包括設計文件、建造文件、運行文件、上級文件等。

為了規(guī)范調試文件管理，制定并發(fā)布《調試文件編制要求與變更管理》和《調試文件編校審批程序》，前者規(guī)定了調試文件與調試報告必須包含的內容、格式以及變更的流程；后者包括調試文件編制、校核、審核、審定、批準與會簽人員的職責和要求以及編、校、審、批順序。

2.3 調試前置工作管理

熱室調試是一項需要多方協調與配合的工作。在開始調試工作前，必須保證前置工作已經完成。下面具體分析調試階段的非核調試與核調試前置工作管理。

2.3.1 非核調試前置工作管理

(1)合理安排調試組織機構、職責分工、人力資源、計劃和行政管理工作；保證調試人員的配備和培訓符合要求；相關人員通過必要的資格審查，并得到授權。

(2)所有調試文件已經通過審查批準。

(3)相關構筑物、系統、設備和部件已按照設計要求和技術條件安裝完畢；由安裝單位負責的系統、設備和部件的試驗已完成，并完成移交；辦理移交手續(xù)，移交文件應符合有關規(guī)定、標準和技術的要求，并形成有效的書面移交文件。

(4)調試試驗所包含的電氣、儀控、機械設備已經通過檢查，且符合調試試驗要求。

(5)調試試驗所用的計量器具已經檢定合格并在有效期內，調試所需的備品、備件、工器具、易耗品及臨時設施已準備齊全。

(6)已做好調試期間的運行、維護、維修安排；已落實調試期間的安全、保衛(wèi)、消防、通信、急救和應急等措施。

2.3.2 核調試前置工作管理

在進行核調試屏蔽試驗前，應具備的條件如下：

(1)與核調試相關的非核調試已全部結束，試驗報告已審查認可。

(2)熱室屏蔽試驗方案通過審查。

(3)熱室水電、通風、輻射監(jiān)測、實物保護等輔助系統可投入正常運行。

在進行熱室?guī)Я蠠釕B(tài)調試前，應具備的條件如下：

(1)熱室屏蔽試驗完成，試驗結果滿足設計要求。

(2)裝(投)料許可已獲批準。

(3)燃料組件從廠房轉運至熱室設施已獲批準。

(4)熱室與帶料熱調試相關的設備、系統可投入正常運行。

(5)相關試驗方案和操作規(guī)程通過審查。

(6)熱室應急預案獲得批復，且已完成應急演習。

2.4 調試接口管理

在熱室單系統調試開始前，應與安裝單位辦理設備移交手續(xù)。安裝單位負責安裝范疇的調試工作，如系統和設備安裝后的清洗試壓、單體設備試驗等。在安裝和試驗滿足設計要求，且有關施工驗收技術符合規(guī)范并消除單體試驗中發(fā)現的安裝缺陷后，方可辦理移交調試驗收手續(xù)。調試隊負責進行系統的性能試驗和整體性能試驗，安裝公司負責消除因施工造成的系統或設備的缺陷。雙方均須遵守相關的管理制度和規(guī)定，辦理必要的交接手續(xù)，保證人身和設備安全以及調試工作的順利進行。

2.5 實施過程管理

2.5.1 熱室非核調試管理

(1)主工藝系統調試管理。主工藝系統設備根據其功能和所處位置，分為燃料組件檢驗系統、燃料棒無損檢驗系統、樣品制樣及再組裝系統、微觀分析系統、力學性能分析系統5個子系統。主要包括組件檢查及解體設備、燃料棒非破壞性檢驗設備、燃料棒刺孔及裂變氣體測量裝置、燃料棒切割設備、金相樣品制備設備、金相觀察設備、透射電鏡制樣設備、微觀分析設備、燃料棒焊接設備、力學樣品制備設備、力學性能分析設備等。主工藝系統調試主要是對主工藝系統的設備在熱室環(huán)境下的使用進行調試。主工藝系統設備可分開或并行開展試驗，無先后順序，因此，在系統調試階段，分系統、分設備需要逐步調試，多線、并線進行調試。

(2)工藝運輸系統調試管理。工藝運輸系統分為9個子系統，包括動力機械手、主從機械手、關節(jié)手、劍式手、吊車、熱室內0.3t吊車、設備轉運箱、氣動送樣系統、轉運容器及鉛罐。首先，需要完成主從機械手、動力機械手和吊車試驗，保證3個子系統和設備滿足技術要求；其次，開展熱室內吊車試驗和氣動送樣試驗；最后，進行核電站乏燃料棒轉運系統試驗、廠內乏燃料棒和樣品轉運系統試驗、固體廢物轉運試驗、設備轉運試驗。

(3)輔助系統調試管理。輔助系統包括通風系統、電氣系統、儀控系統、通信及實物保護系統、輻射防護與監(jiān)測系統、池水冷卻凈化系統、工業(yè)排水系統、廢液收儲轉運系統、氮氣及壓縮空氣系統。由于輔助系統繁雜、涉及專業(yè)眾多，需要從多方面開展調試管理。在責任方面，按專業(yè)確定各系統負責人，從責任上落實各系統的調試工作；在協調方面，針對系統調試涉及的設備、場地、相關手續(xù)等，提前做好計劃報批，合理分配內部資源并協調外部關系，保障調試工作有序開展；在試驗方面，提前召開試驗準備會，介紹調試試驗內容，分析試驗風險，做好現場試驗記錄。在進度方面，實行現場看板管理，在看板上梳理出各系統調試節(jié)點、調試內容、調試進度，重點標注調試滯后事項、責任人和滯后事項解決時間，做到每日匯報，及時推進調試工作按計劃開展。

(4)綜合冷調試管理。綜合冷調試階段主要是以模擬燃料組件和燃料棒為試驗對象，在主工藝系統上開展燃料組件和燃料棒熱室檢驗工藝全流程的模擬試驗。同時，所有與熱室運行相關的輔助系統(電氣、通風、輻射防護、儀控、池水冷卻凈化系統等)按照連續(xù)投入運行120小時的標準，驗證熱室系統和設備功能是否達到技術指標。在此階段，主要實施過程控制管理，保證綜合冷調試順利完成。

2.5.2 熱室核調試管理

熱室核調試分為屏蔽試驗和帶料熱態(tài)調試。其中，屏蔽試驗主要是檢驗并保證熱室殼體(墻體、窺視窗、線纜接口、外接管道)的屏蔽能力達到設計和運行要求，確保熱室?guī)Я险{試和正常運行時人員的輻射防護安全。帶料熱態(tài)調試采用放射性燃料組件進行試驗，在調試過程中針對系統、設備、文件、人員、技術進行全面梳理和總結，獲得設施的相關數據。同時，及時發(fā)現熱室存在的各種隱患和問題，制定改進措施和方法。帶料調試是在試運行前對熱室設計、運行、安全、維護進行的整體評價，可為熱室安全運行提供保障。

(1)安全管理。在核調試階段，調試對象為放射性材料，因此，調試現場的安全管理十分重要。具體措施如下：

1)定期組織調試人員學習安全知識，了解“三違行為”；每次會議前組織“安全每會一講”，組織觀看違反安全管理規(guī)定的典型實例，培養(yǎng)安全意識；對于外來人員，在進入熱室前宣讀《安全告知書》，告知現場存在的風險點。

2)制定并發(fā)布了《場地及環(huán)境控制》《相關方安全管理程序》《特征設備安全管理程序》《安全環(huán)保檢查規(guī)定》《內部安全許可管理程序》《重大危險源安全管理程序》等多項安全管理制度。

3)在熱室核調試階段，實行調試許可證管理制度。在進入調試現場前，必須填寫《試驗許可申請》或《工作許可申請》，并取得調試負責人同意。試驗涉及多系統配合時，許可申請必須由相應系統負責人簽字確認，嚴格控制人員出入、明確邊界條件，從而保證熱室熱調階段的安全。

(2)輻射防護管理。熱室核調試階段涉及放射源、核電站燃料組件和燃料棒等放射性材料，必須采取必要的輻射防護管理，防止放射性物質泄漏、放射源遺失等事故發(fā)生，以保證設施、系統、環(huán)境、人員的安全。具體措施如下：

1)制定熱調試期間放射性物質管理規(guī)定，包括《熱室放射源管理規(guī)定》《熱室核材料管理規(guī)定》《放射性廢物處理規(guī)定》，確保放射性物質在設施內的安全使用及其在設施內的轉移和貯存安全。

2)在熱調試期間監(jiān)測輻射數據，根據《熱室輻射監(jiān)測計劃》《熱室個人劑量監(jiān)測管理規(guī)定》，對全室環(huán)境、流出物、個人劑量和工作場所進行定期監(jiān)測，保證各項指標滿足合理限值。

3)依據《熱室監(jiān)督區(qū)、控制區(qū)管理規(guī)定》，區(qū)分放射性等級，并發(fā)布《熱室放射性區(qū)域進出管理規(guī)定》。

4)配備專業(yè)的劑量值班員。負責每日對熱室各場所輻射劑量進行巡視、監(jiān)測、記錄，嚴格執(zhí)行輻射防護相關管理規(guī)定，監(jiān)督試驗人員正確使用輻射監(jiān)測儀器和防護工具等。

5)制定《熱室運行限值與條件》《熱室異常工況處理規(guī)定》等應急預案。對于調試環(huán)節(jié)出現的問題，積極采取相應措施，保證放射源和核材料、重要設備以及人員安全。

3 結語

燃料元件輻照性能研究是實現我國核燃料自主研發(fā)的關鍵環(huán)節(jié)。熱室建設能夠提高燃料元件輻照性能的研究水平，對于推動我國核電技術國產化具有重要意義。熱室調試是熱室建設的關鍵環(huán)節(jié)。將項目管理理念引入熱室調試管理流程，能夠保證熱室調試階段的安全、質量、進度，實現熱室調試目標，為國內同類輻照后檢驗設施調試提供參考。