李友誼 郞錫野 顧曉慧 于文革 孫 揚(yáng)

（中國(guó)核電江蘇核電有限公司，江蘇 連云港 222042）

0 引言

田灣核電站1、2號(hào)機(jī)組風(fēng)險(xiǎn)指引型安全系統(tǒng)在線維修優(yōu)化項(xiàng)目于2017年3月被國(guó)家核安全局批準(zhǔn)實(shí)施，這是國(guó)內(nèi)首個(gè)獲批實(shí)施的安全系統(tǒng)在線維修項(xiàng)目，屬于國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。項(xiàng)目的應(yīng)用提高了機(jī)組維修靈活性，更有效地利用核安全監(jiān)管資源并減輕核電站不必要的負(fù)擔(dān)，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在國(guó)內(nèi)核電站同行中起到良好的示范作用。本文主要介紹田灣核電站風(fēng)險(xiǎn)指引型安全系統(tǒng)在線維修分析評(píng)價(jià)結(jié)果和應(yīng)用情況，為我國(guó)核電廠未來(lái)進(jìn)一步實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)指引型應(yīng)用項(xiàng)目提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

1 背景

田灣核電站1、2號(hào)機(jī)組為俄羅斯設(shè)計(jì)的VVER-1000改進(jìn)型核電機(jī)組，采用了一系列重要先進(jìn)設(shè)計(jì)和安全措施，包括安全系統(tǒng)四列通道、全數(shù)字化儀控系統(tǒng)等，機(jī)組的安全性滿足國(guó)際上第三代核電站的要求。設(shè)計(jì)上，1、2號(hào)機(jī)組具備安全系統(tǒng)一個(gè)系列開(kāi)展在線維修的特點(diǎn)，但受限于技術(shù)規(guī)格書（TS）嚴(yán)苛的要求，使得預(yù)防性維修工作只能安排在停堆期間進(jìn)行。而隨著大修計(jì)劃的不斷優(yōu)化，整體工期不斷縮短，安全系統(tǒng)四列通道的維修時(shí)間已接近大修工期，并很可能成為關(guān)鍵路徑。

風(fēng)險(xiǎn)指引型安全系統(tǒng)在線維修優(yōu)化項(xiàng)目是在國(guó)家核安全局積極推動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)指引安全管理理念，以及田灣核電站1、2號(hào)機(jī)組安全系統(tǒng)大修工期緊、任務(wù)重，即將成為大修關(guān)鍵路徑等一系列背景下組織實(shí)施的。

2 分析評(píng)價(jià)

2.1 技術(shù)規(guī)格書變更分析和評(píng)價(jià)

根據(jù)國(guó)內(nèi)外業(yè)界的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和我國(guó)國(guó)家核安全局的政策聲明及指導(dǎo)性文件NNSA-0147和NNSA-0148，采用風(fēng)險(xiǎn)指引決策方法，將傳統(tǒng)工程分析和概率安全分析相結(jié)合，并關(guān)注類似電廠的調(diào)研信息和田灣核電站的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)反饋對(duì)安全系統(tǒng)在線維修優(yōu)化進(jìn)行分析。

首先采用傳統(tǒng)工程分析方法，結(jié)合類似電廠的調(diào)研信息，對(duì)國(guó)內(nèi)的M310機(jī)組、EPR機(jī)組及西屋標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)格書（STS）相關(guān)系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)置、技術(shù)要求、退防時(shí)間和監(jiān)督要求等進(jìn)行對(duì)比分析，并結(jié)合田灣電廠的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)反饋，確定此項(xiàng)目對(duì)田灣核電站1、2號(hào)機(jī)組技術(shù)規(guī)格書的變更主要包括兩方面：一是安全系統(tǒng)定期試驗(yàn)周期（STI）由1個(gè)月調(diào)整為2個(gè)月，即15天試驗(yàn)一個(gè)系列；二是兩列不可用時(shí)的允許后撤時(shí)間（AOT）由31小時(shí)延長(zhǎng)至3天+31小時(shí)。經(jīng)對(duì)比分析，此變更符合現(xiàn)行法規(guī)規(guī)定要求，與縱深防御原則一致并保持足夠的安全裕度。

其次采用概率安全分析方法，定量評(píng)價(jià)變更的風(fēng)險(xiǎn)是否在NNSA-0147可接受的準(zhǔn)則范圍內(nèi)。安全系統(tǒng)定期試驗(yàn)周期變化后，其影響主要體現(xiàn)在兩次定期試驗(yàn)間隔期間內(nèi)安全系統(tǒng)發(fā)生失效（啟動(dòng)失效）的可能性的變化。從PSA建模角度而言，安全系統(tǒng)定期試驗(yàn)周期變化將對(duì)相關(guān)設(shè)備的可靠性參數(shù)產(chǎn)生直接影響，并間接影響到設(shè)備共因組以及部分始發(fā)事件頻率，安全系統(tǒng)定期試驗(yàn)周期調(diào)整對(duì)堆芯損傷頻率（CDF）和早期大量釋放頻率（LERF）的影響如表1和表2所示。

表1 定期試驗(yàn)周期修改引起的CDF變化

表2 定期試驗(yàn)周期修改引起的LERF變化

根據(jù)表1和表2定量分析結(jié)果，安全系統(tǒng)及其支持系統(tǒng)定期試驗(yàn)周期調(diào)整為每2個(gè)月后，CDF增量小于1E-06/堆年，LERF增量小于1E-07/堆年，屬風(fēng)險(xiǎn)可接受的微小變化。

同時(shí)，安全系統(tǒng)AOT變化引起的電廠年平均CDF值和LERF值的增量也滿足NNSA-0147中給出的可接受準(zhǔn)則，AOT修改對(duì)電廠年平均風(fēng)險(xiǎn)的影響見(jiàn)表3。

表3 AOT修改引起的電廠年平均風(fēng)險(xiǎn)的變化

2.2 在線維修方案風(fēng)險(xiǎn)分析

以往安全系統(tǒng)的維修均安排在冷停堆工況進(jìn)行，從進(jìn)入正常冷停堆開(kāi)始，對(duì)4個(gè)安全通道逐一隔離開(kāi)展預(yù)防性維修，所以在冷停堆工況下始終有一列安全通道處在不可用狀態(tài)。開(kāi)展安全系統(tǒng)在線維修后，預(yù)防性維修活動(dòng)的時(shí)間將從冷停堆工況調(diào)整至功率運(yùn)行期間，使得冷停堆工況下4個(gè)安全通道均可用，降低了停堆工況下CDF，計(jì)算結(jié)果如表4所示。

表4 安全系統(tǒng)在線維修引起的停堆工況下CDF變化

開(kāi)展在線維修后，在功率運(yùn)行期間選取合適的時(shí)間窗口，對(duì)4個(gè)安全通道逐一隔離開(kāi)展預(yù)防性維修。因此，當(dāng)對(duì)某個(gè)安全通道開(kāi)展在線維修時(shí)，電廠的配置是1個(gè)安全通道被隔離不可用，而其余3個(gè)安全通道保持正常狀態(tài)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)反饋，單個(gè)安全系統(tǒng)一列的預(yù)防性維修可在15天內(nèi)完成，因此在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中將模型中的一列安全通道設(shè)為不可用，持續(xù)時(shí)間為15天，計(jì)算得到的機(jī)組堆芯損傷概率的增量（ICDP）和大量早期放射性物質(zhì)釋放概率的增量（ILERP）見(jiàn)表5和表6。

表5 安全系統(tǒng)在線維修引起的CDF變化

表6 安全系統(tǒng)在線維修引起的LERF變化

參考美國(guó)電廠維修規(guī)則（Maintenance Rule）指導(dǎo)文件NUMARC 93-01的要求，當(dāng)ICDP小于1E-6、ILERP小于1E-7時(shí)，在線維修工作可以正常開(kāi)展，但安排的維修活動(dòng)不允許主動(dòng)進(jìn)入瞬時(shí)風(fēng)險(xiǎn)CDF達(dá)到1E-3/堆年的配置。由于田灣核電站1、2號(hào)機(jī)組開(kāi)展在線維修后ICDP為4.3E-08，ILERP為1.09E-9，距離風(fēng)險(xiǎn)可接受準(zhǔn)則有很大的裕度，因此可以開(kāi)展安全系統(tǒng)的在線維修工作。由于CDF的增量小于1E-06/堆年，LERF的增量小于1E-07/堆年，對(duì)比NNSA-0147中提出的標(biāo)準(zhǔn)，屬于風(fēng)險(xiǎn)可接受的微小變化。

由于安全系統(tǒng)在線維修造成的不可用度對(duì)總體CDF有影響，保守假設(shè)單個(gè)安全系列預(yù)防性維修持續(xù)時(shí)間為15天，在線維修實(shí)施后基準(zhǔn)CDF和LERF的變化見(jiàn)表7和表8。

表7 安全系統(tǒng)在線維修引起的基準(zhǔn)CDF變化

表8 安全系統(tǒng)在線維修引起的基準(zhǔn)LERF變化

3 項(xiàng)目實(shí)施

3.1 文件修改

項(xiàng)目獲得國(guó)家核安全局批準(zhǔn)后，田灣核電站修改了技術(shù)規(guī)格書、最終安全分析報(bào)告、定期試驗(yàn)大綱等執(zhí)照文件和維修執(zhí)行文件，為項(xiàng)目實(shí)施做準(zhǔn)備。執(zhí)照文件修改涉及高壓安注系統(tǒng)、低壓安注系統(tǒng)、應(yīng)急注硼系統(tǒng)、安全殼噴淋系統(tǒng)、應(yīng)急給水系統(tǒng)、應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組，及上述系統(tǒng)的通風(fēng)和冷卻支持系統(tǒng)的定期試驗(yàn)周期及兩列不可用的響應(yīng)時(shí)間。具體修改如下：

（1）定期試驗(yàn)周期：由1個(gè)月調(diào)整為2個(gè)月，即15天試驗(yàn)一個(gè)系列；

（2）兩列不可用后撤時(shí)間：由31小時(shí)調(diào)整為3天+31小時(shí)，即允許3天維修處理時(shí)間。

3.2 1號(hào)機(jī)組首次在線維修

田灣核電站首次安全系統(tǒng)在線維修活動(dòng)在2017年1號(hào)機(jī)組第10次大修（T110）前實(shí)施。首次安全系統(tǒng)在線維修實(shí)施793項(xiàng)，約占T110大修總項(xiàng)目8 447項(xiàng)的9%，約占安全系統(tǒng)總檢修項(xiàng)目1 403項(xiàng)的57%。檢修范圍主要是核島外安全系統(tǒng)設(shè)備（不包括安全殼隔離閥電動(dòng)頭及本體解體項(xiàng)目），包括安全系統(tǒng)四個(gè)通道及應(yīng)急柴油機(jī)的維修/儀控預(yù)維項(xiàng)目、安全二通道在役檢查項(xiàng)目。

3.3 2號(hào)機(jī)組首次在線維修

田灣核電站第二次安全系統(tǒng)的在線維修活動(dòng)于2018年2號(hào)機(jī)組第10次大修（T210）前實(shí)施。安全系統(tǒng)在線維修實(shí)施881項(xiàng)，約占T210大修計(jì)劃標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目8 249項(xiàng)的10.7%，約占安全系統(tǒng)總檢修項(xiàng)目1 399項(xiàng)的63%。2號(hào)機(jī)組在線維修項(xiàng)目的安排時(shí)間、項(xiàng)目占比均較首次實(shí)施有所提升。

4 性能監(jiān)測(cè)

田灣核電站1、2號(hào)機(jī)組安全系統(tǒng)及其支持系統(tǒng)定期試驗(yàn)周期由1個(gè)月延長(zhǎng)為2個(gè)月，需對(duì)實(shí)施后的效果進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)以確保變更的有效性。變更生效后，需跟蹤記錄相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備的關(guān)鍵性能參數(shù)變化趨勢(shì)，通過(guò)收集安全系統(tǒng)設(shè)備的失效、試驗(yàn)和維修情況，與變更前數(shù)據(jù)對(duì)比，評(píng)估變更后是否處于良好的運(yùn)行狀態(tài)以及相對(duì)變更前的運(yùn)行性能是否出現(xiàn)明顯變化，定期給出評(píng)價(jià)結(jié)果。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)施安全系統(tǒng)在線維修后與實(shí)施前相比，定期試驗(yàn)相關(guān)情況基本保持一致，系統(tǒng)設(shè)備缺陷在正常范圍內(nèi)，無(wú)劣化趨勢(shì)。

首次安全系統(tǒng)在線維修期間實(shí)際CDF峰值為2.39E-6/堆年（對(duì)應(yīng)啟動(dòng)變不可用疊加安全系統(tǒng)二通道不可用），風(fēng)險(xiǎn)始終處于正常控制區(qū)（綠區(qū)），證明安全系統(tǒng)在線維修活動(dòng)對(duì)機(jī)組風(fēng)險(xiǎn)影響在合理范圍內(nèi)，符合預(yù)期。

5 效益評(píng)價(jià)

風(fēng)險(xiǎn)指引型安全系統(tǒng)在線維修項(xiàng)目有利于提高安全系統(tǒng)維修質(zhì)量和設(shè)備可靠性，對(duì)改善核電廠經(jīng)濟(jì)性和維修靈活性發(fā)揮了重要作用，該項(xiàng)目可在行業(yè)內(nèi)全面推廣應(yīng)用，具有優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

5.1 經(jīng)濟(jì)效益

經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在以下方面：

（1）安全系統(tǒng)定期試驗(yàn)周期由1個(gè)月修改為2個(gè)月，能夠減少設(shè)備沖擊、磨損老化，減輕運(yùn)行人員和維修人員的操作負(fù)擔(dān)，同時(shí)節(jié)省人力、物力成本。

（2）安全系統(tǒng)兩列不可用后撤至冷態(tài)的時(shí)間從31小時(shí)延長(zhǎng)為3天+31小時(shí)，提高了機(jī)組能力因子、非計(jì)劃能力損失因子以及安全系統(tǒng)不可用度。

（3）將安全系統(tǒng)維修安排在機(jī)組日常功率運(yùn)行期間進(jìn)行，能提高機(jī)組的運(yùn)行靈活性，減少大修時(shí)維修工作量和工作壓力，從而減少大修期間發(fā)生人為事件的可能，提高維修后的設(shè)備可靠性。

安全系統(tǒng)在線維修的實(shí)施減少了大修期間的工作量，為田灣核電站1、2號(hào)機(jī)組持續(xù)刷新VVER型核電機(jī)組年度大修工期記錄（T110大修為27.1天，T210大修為26.9天）創(chuàng)造了極為有利的條件。

5.2 社會(huì)效益

項(xiàng)目成果達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)指引技術(shù)在我國(guó)核電廠的應(yīng)用具有重要的示范作用，為我國(guó)核電廠未來(lái)進(jìn)一步實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)指引型應(yīng)用項(xiàng)目，制定核安全監(jiān)管的技術(shù)導(dǎo)則、標(biāo)準(zhǔn)積累了經(jīng)驗(yàn)，奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，具有顯著的社會(huì)效益以及推廣應(yīng)用前景。

6 結(jié)語(yǔ)

田灣核電站1、2號(hào)機(jī)組風(fēng)險(xiǎn)指引型安全系統(tǒng)在線維修優(yōu)化項(xiàng)目借鑒了國(guó)內(nèi)外電廠的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，采用概率論和確定論相結(jié)合的風(fēng)險(xiǎn)指引綜合決策方法對(duì)技術(shù)規(guī)格書中安全系統(tǒng)定期試驗(yàn)周期及兩列不可用時(shí)間進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，對(duì)安全系統(tǒng)在線維修的合理性和可行性進(jìn)行了評(píng)估論證。依據(jù)設(shè)備論證結(jié)果，可以將安全系統(tǒng)維修安排在日常進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)安全系統(tǒng)在線維修。項(xiàng)目被批準(zhǔn)后，電站修改了相應(yīng)的執(zhí)行文件，并在T110大修和T210大修前順利實(shí)施，減少大修總的工作量10%左右，為田灣核電站持續(xù)刷新VVER型核電機(jī)組年度大修工期記錄創(chuàng)造了極為有利的條件。項(xiàng)目的實(shí)施對(duì)改善核電廠經(jīng)濟(jì)性和維修靈活性發(fā)揮了重要作用，具有優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。