張軍旗，杜俊濤，花 鋒

（西安中核核儀器股份有限公司，西安 710000）

民用核安全設(shè)備包含民用核安全電氣設(shè)備和民用核安全機(jī)械設(shè)備，其基本功能就是在民用核設(shè)施中執(zhí)行某些與安全相關(guān)的功能，如安全停堆、余熱導(dǎo)出和放射性物質(zhì)極限內(nèi)的釋放等。因此對(duì)于民用核設(shè)施來說，核安全設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性及質(zhì)量直接關(guān)系到核設(shè)施的安全運(yùn)行與穩(wěn)定。為此2007年國務(wù)院頒布了《民用核安全設(shè)備監(jiān)督管理?xiàng)l例》，條例對(duì)民用核安全設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、安裝和無損檢驗(yàn)活動(dòng)做出有關(guān)規(guī)定［1］。條例中第三章第十二條規(guī)定：“民用核安全設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、安裝和無損檢驗(yàn)單位應(yīng)當(dāng)依照本條例規(guī)定申請領(lǐng)取許可證?！奔磸馁|(zhì)量管控、專業(yè)技術(shù)、工作場所、設(shè)備設(shè)施等多個(gè)方面對(duì)民用核安全設(shè)備進(jìn)行監(jiān)督和管理。國家核安全局在2007年公布了第一批《民用核安全設(shè)備目錄》，并于2016年進(jìn)行了修訂。修訂后的目錄包含19類機(jī)械設(shè)備和9類電氣設(shè)備，增加了核燃料循環(huán)設(shè)施后處理廠專用核安全設(shè)備（4類機(jī)械設(shè)備和1類電氣設(shè)備），并作出說明：“現(xiàn)有民用核安全設(shè)備持證單位可按照‘核安全2級(jí)覆蓋放化1級(jí)、核安全3級(jí)覆蓋放化2級(jí)、1E級(jí)設(shè)備等效’的原則，開展相同設(shè)備類別核燃料循環(huán)設(shè)施后處理廠專用核安全設(shè)備活動(dòng)，無需單獨(dú)提出申請?！?/p>

核安全級(jí)輻射監(jiān)測設(shè)備屬于民用核安全設(shè)備目錄中核安全（1E級(jí)）電氣設(shè)備的輻射監(jiān)測探測器品類，包含氣體輻射監(jiān)測探測器（如γ電離室輻射探測器、G-M計(jì)數(shù)管輻射探測器等）、閃爍體輻射監(jiān)測探測器（如NaI 閃爍體探測器、塑料閃爍體探測器等）、半導(dǎo)體輻射監(jiān)測探測器等。本次擴(kuò)證項(xiàng)目是西安中核核儀器股份有限公司的重點(diǎn)科研項(xiàng)目，目的是實(shí)現(xiàn)華龍一號(hào)進(jìn)口核級(jí)輻射監(jiān)測設(shè)備的自主化研制，主要工作是完成“半導(dǎo)體輻射監(jiān)測探測器”設(shè)計(jì)和制造許可證的申請工作，包含擴(kuò)證申請、模擬件制作、設(shè)計(jì)驗(yàn)證和鑒定試驗(yàn)等內(nèi)容。

1 質(zhì)保體系的建立

核安全級(jí)輻射監(jiān)測對(duì)于保障核電的安全運(yùn)行，保證工作人員、公眾和環(huán)境安全至關(guān)重要。在其生產(chǎn)的過程中不僅要符合技術(shù)規(guī)格書的要求，還應(yīng)滿足相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還需在整個(gè)設(shè)計(jì)壽命周期內(nèi)能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)行。為此企業(yè)必須建立完整的質(zhì)保體系，以保證對(duì)核安全級(jí)輻射監(jiān)測設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造的全部過程進(jìn)行有效管控，做到“安全第一，質(zhì)量第一”，做到“四個(gè)凡事”（凡事有章可循，凡事有據(jù)可查，凡事有人負(fù)責(zé)，凡事有人監(jiān)督）。按照國務(wù)院500號(hào)令《民用核安全設(shè)備監(jiān)督管理?xiàng)l例》、HAF 003《核電廠質(zhì)量保證安全規(guī)定》和導(dǎo)則的要求，企業(yè)必須編制核安全電氣設(shè)備設(shè)計(jì)和制造質(zhì)保大綱、項(xiàng)目質(zhì)量計(jì)劃，并按照HAF 601要求向核安全局監(jiān)管部門進(jìn)行備案。在整個(gè)設(shè)計(jì)、制造活動(dòng)中，企業(yè)需要依照質(zhì)保大綱、質(zhì)量計(jì)劃及相關(guān)程序文件、作業(yè)文件要求，對(duì)設(shè)計(jì)和制造的全過程進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。

在項(xiàng)目實(shí)施階段，質(zhì)保工程師負(fù)責(zé)項(xiàng)目質(zhì)保工作，按照項(xiàng)目實(shí)施的需要，編制項(xiàng)目質(zhì)保大綱、質(zhì)量計(jì)劃等項(xiàng)目專用程序，明確項(xiàng)目職責(zé)和接口關(guān)系，對(duì)影響生產(chǎn)過程的“人、機(jī)、料、法、環(huán)”等環(huán)節(jié)進(jìn)行控制。在項(xiàng)目執(zhí)行過程中，嚴(yán)格按照HAF標(biāo)準(zhǔn)的要求，設(shè)計(jì)、制造過程嚴(yán)格按照相關(guān)的程序文件及相關(guān)的技術(shù)圖紙、工藝進(jìn)行生產(chǎn)過程的控制。

2 模擬件代表性

《民用核安全設(shè)備監(jiān)督管理?xiàng)l例》第十三條要求申請?jiān)S可證的單位應(yīng)當(dāng)制作具有代表性的模擬件。對(duì)于申請單位來說要依據(jù)所申請的類別制作模擬件，HAF 601對(duì)模擬件要求做出了相關(guān)描述：“按照申請類別、核安全級(jí)別、活動(dòng)范圍、制造和安裝工藝、材料牌號(hào)、結(jié)構(gòu)形式等制作具有代表性的模擬件?！保?］以本項(xiàng)目所申請的“半導(dǎo)體輻射監(jiān)測探測器”為例，目錄對(duì)核級(jí)輻射監(jiān)測設(shè)備的分類是按照傳感器類別進(jìn)行劃分的，如氣體探測器、閃爍體探測器等。但在具體的設(shè)備中，這些傳感器僅僅完成核輻射探測的功能，將核輻射信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)供后續(xù)的電子學(xué)設(shè)備進(jìn)行處理。圖1所示為半導(dǎo)體輻射探測器，采用PIPS（Passivated Implanted Planar Silicon）離子注入型鈍化硅探測器作為輻射探測元件，用于探測惰性氣體的β放射性活度濃度。

圖1 半導(dǎo)體輻射探測裝置Fig.1 Semiconductor radiation detection device

通常來說，根據(jù)不同的測量對(duì)象和使用功能，搭載同一類型傳感器的設(shè)備有許多種，以γ電離室輻射探測器為例，其核安全級(jí)設(shè)備包含Ⅰ型γ劑量率監(jiān)測、Ⅱ型γ劑量率監(jiān)測、事故及事故后γ劑量率監(jiān)測及高量程惰性氣體活度濃度監(jiān)測等。因此在制作模擬件時(shí)，需要結(jié)合實(shí)際使用情況和具體的產(chǎn)品制作模擬件。根據(jù)技術(shù)規(guī)格書的要求，本項(xiàng)目的代表性模擬件為“惰性氣體輻射監(jiān)測儀”，其包含低量程段和高量程段，采用一體化整機(jī)結(jié)構(gòu)，低量程惰性氣體采用半導(dǎo)體輻射探測器進(jìn)行測量，高量程惰性氣體采用電離室輻射探測器進(jìn)行測量。模擬件在結(jié)構(gòu)形式、材料、制作工藝等方面與目標(biāo)產(chǎn)品完全一致，并且該模擬件能夠充分體現(xiàn)目標(biāo)產(chǎn)品的技術(shù)特性，如圖2所示。

圖2 惰性氣體輻射監(jiān)測儀Fig.2 Noble gas radiation monitor

3 模擬件制作

根據(jù)核安全相關(guān)法規(guī)要求，在制作模擬件的過程與目標(biāo)產(chǎn)品制作過程一致的情況下，模擬件才具有代表性［3］。具體體現(xiàn)為兩個(gè)方面，一是制作工序的一致性，二是制作過程的完整性，二者缺一不可。通過編制項(xiàng)目質(zhì)量計(jì)劃，我們對(duì)模擬件的全部制作流程進(jìn)行了詳細(xì)描述，同時(shí)也給出各道工序之間的關(guān)系。需要注意的是，模擬件制作方案與項(xiàng)目質(zhì)量計(jì)劃需要提交核安全監(jiān)管部門審核備案，待認(rèn)可之后才可作為有效文件指導(dǎo)項(xiàng)目的實(shí)施。以本項(xiàng)目為例，制作過程就是將各種物料通過加工、焊接、組裝和集成等方式形成整機(jī)的過程。過程涉及的工藝包含機(jī)械裝配、板卡焊接、電纜制作、電纜組裝等典型工藝。一般來說需要保證模擬件的硬件布局與目標(biāo)產(chǎn)品保持一致［4］。

《民用核安全設(shè)備監(jiān)督管理?xiàng)l例》第二十四條規(guī)定，不得將監(jiān)管部門確定的關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)分包給其他單位，也就是說模擬件制作過程中的關(guān)鍵工藝是核安全監(jiān)管部門的重點(diǎn)監(jiān)督對(duì)象，因?yàn)殛P(guān)鍵工藝會(huì)影響模擬件制作過程的產(chǎn)品質(zhì)量、功能性能、技術(shù)指標(biāo)、壽命、穩(wěn)定性及可靠性等。因此在許可證擴(kuò)證申請的申報(bào)材料中應(yīng)當(dāng)對(duì)關(guān)鍵工藝進(jìn)行重點(diǎn)描述和說明［5］。值得注意的是，如果已有的工藝流程和工藝方法不能滿足模擬件制作的需要時(shí)，就需要開展新的工藝試驗(yàn)和工藝評(píng)定，形成的工藝規(guī)范文件需要向監(jiān)管部門報(bào)備，在后續(xù)制作過程中嚴(yán)格執(zhí)行工藝流程。

模擬件制作過程中，質(zhì)保人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)項(xiàng)目質(zhì)量計(jì)劃對(duì)制作過程中的重要質(zhì)量控制點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)督檢查，檢查現(xiàn)場執(zhí)行技術(shù)文件的受控情況和文件執(zhí)行的有效性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和反饋制造過程中存在的問題，組織質(zhì)量計(jì)劃見證點(diǎn)的見證和見證記錄、資料的收集、整理，配合核安全監(jiān)管部門對(duì)項(xiàng)目的監(jiān)管活動(dòng)。同時(shí)還應(yīng)當(dāng)編制項(xiàng)目質(zhì)保監(jiān)查計(jì)劃，開展項(xiàng)目的質(zhì)保監(jiān)查，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題逐項(xiàng)分解至責(zé)任部門，責(zé)成責(zé)任部門分析原因，采取糾正措施。質(zhì)保部門在整改過程中進(jìn)行指導(dǎo)和咨詢，整改完成后進(jìn)行見證評(píng)審，關(guān)閉該糾正預(yù)防措施單，防止問題重復(fù)發(fā)生。對(duì)核安全監(jiān)管部門選取的見證點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)質(zhì)量計(jì)劃和控制程序，提前通知核安全監(jiān)管部門參加見證。對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題采取糾正措施單的形式完成整改，必要時(shí)應(yīng)上報(bào)相關(guān)材料給核安全監(jiān)管部門［6］。

4 鑒定試驗(yàn)

按照條例規(guī)定要求，民用核安全設(shè)計(jì)單位應(yīng)當(dāng)開展設(shè)計(jì)驗(yàn)證，驗(yàn)證方式可采用設(shè)計(jì)評(píng)審、鑒定試驗(yàn)或其他計(jì)算方式進(jìn)行。采用試驗(yàn)方式進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證，其目的是通過鑒定試驗(yàn)證明設(shè)備在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事件之前、期間和之后能夠執(zhí)行正常的安全功能，同時(shí)證明其各項(xiàng)功能滿足上游技術(shù)規(guī)格書和國家標(biāo)準(zhǔn)要求［7］。按照GB/T 12727和EJ/T 1197，模擬件鑒定試驗(yàn)包含基準(zhǔn)試驗(yàn)、正常運(yùn)行環(huán)境條件試驗(yàn)、耐久性試驗(yàn)和地震試驗(yàn)四大類，每一大類試驗(yàn)又包含若干具體試驗(yàn)項(xiàng)目，所有試驗(yàn)條件應(yīng)與技術(shù)規(guī)格書要求相匹配，在試驗(yàn)項(xiàng)目完整和試驗(yàn)條件典型的情況下模擬件的鑒定試驗(yàn)才具有一定的代表性。試驗(yàn)條件典型是指在鑒定試驗(yàn)過程中模擬件所處的試驗(yàn)環(huán)境與工程樣機(jī)實(shí)際運(yùn)行的環(huán)境一致，如極限高低溫試驗(yàn)，在選擇極限高低溫度時(shí)應(yīng)參考上游技術(shù)規(guī)格書要求，同時(shí)應(yīng)當(dāng)保證有一定的裕量［9］。如果上游技術(shù)規(guī)格書未給出某些試驗(yàn)的具體條件，應(yīng)當(dāng)參考國家標(biāo)準(zhǔn)，選取合適的試驗(yàn)等級(jí)，同時(shí)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行報(bào)備，待核安全監(jiān)管部門審核之后方能開展響應(yīng)試驗(yàn)。依據(jù)RCC-E-2005中B4000章節(jié)，K3鑒定的目的是確保安裝在安全殼外的設(shè)備能夠在正常環(huán)境條件下和地震荷載下以及在對(duì)某些設(shè)備特別規(guī)定的事故環(huán)境條件下完成其規(guī)定的功能。在進(jìn)行地震試驗(yàn)時(shí)，所選擇的樓層地震譜應(yīng)當(dāng)為設(shè)備所在樓層標(biāo)高的反應(yīng)譜，如果設(shè)備所在的具體安裝高度反應(yīng)譜未給出，此時(shí)應(yīng)當(dāng)選擇大于設(shè)備高度的樓層反應(yīng)譜，而不能依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)給出的通用反應(yīng)譜進(jìn)行試驗(yàn)。

5 結(jié)語

核安全級(jí)輻射監(jiān)測設(shè)備在保障核電廠安全運(yùn)行、保護(hù)工作人員和公眾免受放射性照射等方面具有重要的作用。由于其技術(shù)要求和復(fù)雜程度較高，一直以來，某些核安全級(jí)輻射監(jiān)測設(shè)備由國外公司供貨。隨著我國三代核電技術(shù)的發(fā)展和華龍一號(hào)對(duì)設(shè)備國產(chǎn)化要求的提升，在國家大力推動(dòng)核安全級(jí)設(shè)備國產(chǎn)化的背景之下，核安全級(jí)輻射監(jiān)測設(shè)備的自主化供貨已勢在必行，同時(shí)也對(duì)國內(nèi)核安全級(jí)輻射監(jiān)測設(shè)備的研發(fā)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造提出了更高的要求。國產(chǎn)廠家在進(jìn)行核安全級(jí)輻射監(jiān)測設(shè)備的研發(fā)與生產(chǎn)時(shí)需要從多方面進(jìn)行把控。

（1）突破關(guān)鍵性技術(shù)，在某些情況下，設(shè)備的關(guān)鍵性技術(shù)的突破有助于保障核電廠的安全運(yùn)行，只有掌握設(shè)備的研發(fā)和生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)，才會(huì)擺脫受制于人的局面，同時(shí)也會(huì)保障核電的高質(zhì)量發(fā)展。

（2）加強(qiáng)企業(yè)核安全觀建設(shè)，落實(shí)核安全法律法規(guī)要求，完善核安全管理體系。核安全級(jí)輻射監(jiān)測設(shè)備不同于常規(guī)輻射監(jiān)測設(shè)備，其設(shè)計(jì)與生產(chǎn)需要在核安全監(jiān)管部門的監(jiān)管下執(zhí)行。企業(yè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、質(zhì)保等人員應(yīng)當(dāng)積極學(xué)習(xí)各類核安全法律法規(guī)，只有落實(shí)質(zhì)量保證，設(shè)備的可靠性才會(huì)提升。

（3）在進(jìn)行核安全設(shè)備設(shè)計(jì)和制造許可證申請時(shí)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守申請流程，堅(jiān)決杜絕弄虛作假。在技術(shù)上，積極消化設(shè)計(jì)輸入文件和相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)對(duì)國外先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行消化吸收再創(chuàng)新，攻堅(jiān)克難［10］。在管理上嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)保大綱等質(zhì)量體系，積極開展各類培訓(xùn)，對(duì)設(shè)計(jì)、工藝、制造人員進(jìn)行嚴(yán)格管理。重視不符合項(xiàng)，不符合項(xiàng)看似偶然，實(shí)則必然，應(yīng)當(dāng)組織力量從各方面對(duì)不符合項(xiàng)原因進(jìn)行分析，必要時(shí)可邀請業(yè)內(nèi)專家評(píng)審，消除隱患，形成經(jīng)驗(yàn)總結(jié)反饋，防止同類事件再次發(fā)生。堅(jiān)決杜絕趕工期、搶進(jìn)度等情況［4］。

目前，我國核安全級(jí)輻射監(jiān)測設(shè)備的研發(fā)與生產(chǎn)已經(jīng)取得突破性進(jìn)展，后續(xù)應(yīng)當(dāng)積極落實(shí)核安全法律法規(guī)，努力實(shí)現(xiàn)核安全級(jí)輻射監(jiān)測設(shè)備完全自主化與國產(chǎn)化［11］，從而達(dá)到國際先進(jìn)水平，為華龍一號(hào)“走出去”國家戰(zhàn)略保駕護(hù)航。