商品级物项在核电领域的应用

樊国栋等

摘 要：核电质保体系对核电设备供应商的要求极为苛刻，而满足核电质保要求的供应商数量却越来越少。为解决这一矛盾，美国核管会提出商品级检证（Commercial Grade Dedication，CGD）和商品级物项（Commercial Grade Item，CGI）概念，通过严格的认证，在不降低核电质保要求的前提下，简化认证过程，拓宽了核电设备的选择面，取得了良好得效果。对商品级物项的概念、鉴定流程及实施进行介绍。

关键词：商品级物项 流程 核电质保 应用

中图分类号：TL362+.7 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）009-012-03

1 引言

核电作为清洁能源，在能源匮乏的今天，越来越受到人们重视。中国作为能源消耗大国，正以积极态度，在确保安全前提下大力发展核电，这为我们核电事业的发展带来了前所未有的机遇，但同时也带来了巨大的挑战，其中就包括对核电站核安全相关物项的使用与监管，因为这些核安全相关物项的性能直接影响到核电安全。满足核质保大纲要求的供应商生产的核安全相关物项，已满足要求，无需赘述。但对那些没通过核质保大纲认证的供应商，但又必须采购其产品，如何鉴定使用就成为问题？美国核管会在此情况下引入了商品级物项概念，有效解决了此类问题。本文将从商品级物项的背景出发，详细介绍其概念和流程，并利用示例阐述其过程，为这类物项的鉴定使用提供参考。

2 背景与定义

早期，核电站核安全相关物项都必须从合格的核级供应商采购，即其设计与制造都符合核质保大纲要求。随着几起核泄露事件的发生，核电发展处于停滞状态，核电订单的减少，使部分供应商放弃苛刻的核质保大纲要求转做其它项目，符合核质保大纲要求的供应商越来越少。但随着核电的发展，核安全相关物项的供不应求，美国在1975年首次提出商品级物项，允许核电站采购商业产品，但必须经过严格认证后使用，美国核管会认同此类做法。商品级物项概念相继在DOE O 414.1-C（质量保证）、DOE G 414.1.2（质量保证管理系统导则）及ASME NQA-1中得以体现。随后系列认可的行业标准对商品级物项的鉴定与使用进行了完善，分别是：EPRI NP-5652（在核安全相关应用的CGI导则）、TR-106439（CGI应用的评估和接受导则）及TR-102260（NP-5652应用的补充导则），使得商品级物项的应用至臻完善。

DOE G 414.1.2中对商品级物项定义为：用于核安全相关场合的商品级物项，需依照文件流程来购买，此文件流程应使用公认的共识标准。

在ASME NQA-1中对用于核电站的商品级物项定义如下：影响安全功能，但没有按本标准要求设计和制造的结构、或系统、组件、零件（本标准指的是ASME NQA-1）。

作为商品级物项的检验与验证，在ASME NQA-1中，用检证Dedication来定义，即商品级检证（Commercial Grade Dedication，CGD）。其定义如下：依照本标准实施的一个验收过程，为商品级的物项或服务项能够成功地实现其预期的安全功能提供一种合理的保证，因而在安全功能方面，等同于遵照本标准的要求提供的物项或服务。

虽然商品级物项未按照ASME NQA-1核质保大纲要求验证，但其使用也需要通过公认标准流程及相应检验方法的验证，正如DOE G 414.1.2所述。本文下一节将对商品级物项的鉴定流程及相应检验方法进行阐述。

3 鉴定流程

公认的标准流程和严格的检验方法用来保证一个执行核安全相关商品级物项鉴定过程的可接受性。本文中所述流程与检验方法都是根据EPRI NP-5652、TR-106439 、TR-102260及NP-7218所规定的方法，对商品级物项进行技术评估与检验。

3.1 流程

对一个用于核电站商品级物项的鉴定使用通常分为两个阶段：技术评估阶段与检验验收阶段。技术评估阶段是工程师根据自身经验与核安全相关系统需求，界定此商品级物项的适用范围、设计的安全相关功能、使用条件及设计裕量，并要考虑可能发生的失效及影响和一些关键特性；检验验收阶段是根据技术评估阶段的要求，选择合适的检验方法与接受标准，并对其进行检验验收。在这两个阶段实施过程中，很重要的一点是都需要形成文件来记录实施过程，做到有据可查。只有这两阶段完成且合格后，此物项方可使用，如图1所示。商品级物项的具体实施过程如图2所示。

3.2 技术评估

作为商品级物项鉴定过程的重要组成部分，技术评估是鉴定过程的基础。只有做好技术评估，后续的检验验收才能全面有效地验证该物项的性能。技术评估主要从以下面方面来进行：

（1）确认商品级物项在核电站中所执行的安全相关功能；

（2）根据其所执行的功能，确认商品级物项的安全等级及适用范围；

（3）分析商品级物项的失效模式，及在其失效时对核安全相关系统或功能的影响；

（4）根据（3）中的影响，确定商品级物项的关键特性，并考虑留有裕量；

（5）形成文件，并评审通过。

在技术评估过程中，关键特性作为可度量的量，后续的检验验收将对此进行检验。关键特性根据EPRI NP-5652 （NCIG-07） 和TR-106439所述，可从四方面进行考虑：

（1）产品识别标记。如颜色、铭牌、硬件版本及软件版本等；

（2）物理特征。如重量、尺寸（包括公差）、材料及弹簧常数等；

（3）性能特性。如精度、温度、相对温度、抗震及EMC等；

（4）可靠性特性。如设计质量、制造质量及故障管理等。

3.3 检验方法

检验方法是对关键特性的验证，如图2中所示，检验方法通常分为四类，即测试与检查、商品级调查、源地验证及供应商历史记录。

（1）测试与检查。对商品级物项进行专门的试验、检验或分析，可在物项接收当时或者接受以后进行，合适时，也可利用取样计划来进行。但试验、检验或分析必须依据专门的程序或标准进行。进行测试与检查后，必须合理的证实商品级物项能满足其执行核安全相关功能所应具备的关键特性。

（2）商品级调查。其是验证供应商在物项或服务上执行的过程和控制以证明符合确定的关键特性和验收准则的一个补充方法。主要验证供应商的质保过程和工艺加工流程，以及一些保障商品级物项合格的保障制度及程序。必要时，可延伸到该商品级物项的原料提供商。商品级调查的次数可根据商品级物项的复杂性、采购次数、接收检验、性能历史和供应商控制变更的知识等多方面决定。

（3）源地验证。对于那些无法经过测试与检查得以确认的关键特性，必须进行源地验证。源地验证是在供应商的工厂或其他合适的地点进行验收的一个补充方法。源地验证的范围包括见证商品级物项的制造和装配过程（以确保其按规定的流程完成）、无损检查性能试验或最终检验过程等。

（4）供应商历史记录。须针对供应商提供相同或类似服务的历史表现记录。其可作为检验验收的辅助参考，但不能作为唯一依据。供应商好的历史记录可增强采购方对其商品级物项的信赖度。

根据商品级物项所选关键特性的不同、供应商产品可靠性及其历史记录等原因，可从检验方法中选择一种或多种方法对此商品级物项进行检验。

4 应用示例

商品级物项的应用在遵循本文第3节鉴定流程的基础上，可根据企业自身要求进行合理规划，并形成具体的可执行文件。可执行文件必须包含该物项的描述、安全相关功能、关键特性、技术评估方法与接受准则等内容。现以某核安全相关显示仪表A为例，阐述商品级物项的实际操作过程，流程简图如图3所示。图3的实际执行过程与第3节鉴定流程中先技术评估后检验验证相比，顺序有所调整，只是为了让文件内容条理清晰，更具可执行与可操作性。

（1）文件信息。列出文件编号、版本号、日期、对象、变更说明及编校审人员。

（2）物项型号。供应商名字、物项型号、物项分类编码、铭牌数据、软件版本及硬件版本等信息。

（3）物项描述。描述物项通用名字，类型，主要参数及其在主要功能。显示仪表A的主要功能是显示，但同时要考虑其通讯方式（即是RS232、RS485还是USB）、显示精度及其设置方式。

（4）安全相关功能。该产品在核安全相关系统中所承担的安全相关功能。显示仪表A因其处于核安全相关系统，需要在地震及异常工况等环境下保持其结构和功能的完整性。

（5）关键参数及确认方法。显示仪表A的关键参数及确认方法如下：

1）产品识别标记。显示仪表A的硬件版本号确认、收据检查、供应商合格证等。采用可视性检查完成；

2）物理特征。检查显示仪表A的尺寸、安装孔位置及颜色是否符合设计要求等。采用可视性检查完成；

3）性能特性。显示仪表A的显示精度、响应时间等。通过检验测试完成。

（6）相关认可文件。此项中需要列明显示仪表A的供应商合格证明、抗震、环境及EMC实验报告（以附件形式列出）；还需要物理特性及性能特性的测试表数据（可参见下文的测试的表数据）。如供应商不能提供抗震、环境及EMC等相关实验报告，需对显示仪表A进行抗震、环境及EMC等相关测试，获得实验报告，如通过，则符合要求；如果不通过，则需重新寻找供应商。

（7）参考引用文件。列出完成显示仪表A商品级鉴定所需要参考的文件。

（8）检查与测试流程。列出验证（5）中关键参数所需要的操作流程。操作流程应尽可能详细，必要时要以图文并茂的方式进行，能让测试人员顺利完成测试。

（9）补充。主要是针对物项的抽样比例。根据商品级调查、供应商历史记录及采购物项的数量，决定抽样比例。显示仪表A采用逐个检验的方式进行。其它还需要说明的项也可在此项中说明。

（10）测试的表数据。列出（8）检查与测试流程的检验过程与结果数据及偏差报告表。

（11）核查表。列出校核人员需要审核的相关信息。

经过上述鉴定流程，验证通过，即认为此商品级物项（显示仪表A）能够满足商品级的要求，能够用于核安全相关应用。

5 小结

商品级物项的鉴定使用作为ASME NQA-1的补充，有效保证了核安全相关物质基础的质量。特别是在核电本土化的今天，很多物项都着手国产化，如何保证其质量，规避风险，商品级物项概念及鉴定流程的引入就显得十分必要。商品级物项的研究在国内才刚刚开始，如何让其更加规范标准化是我们努力的方向。

参考文献：

[1] U.S.Department of Energy.DOE O 414.1-C.Quality Assurance.Jun 17，2005.

[2] U.S.Department of Energy.DOE G 414.1.2.QUALITY ASSURANCE MANAGEMENT SYSTEM GUIDE for use with 10 CFR 830.120 and DOE O 414.1.C.Jun 17，2005.

[3] The American Society of Mechanical Engineers.ASME NQA-1–2008.Quality Assurance Requirements for Nuclear Facility Applications.March 14，2008.

[4] The Electric Power Research Institute.EPRI NP-5652.Guideline for the Utilization of Commercial Grade Items in Nuclear Safety Related Applications.June，1988.

[5] The Electric Power Research Institute.TR-106439.Guideline on Evaluation and Acceptance of Commercial Grade Digital Equipment.October，1996.

[6] The Electric Power Research Institute. TR-102260. Supplemental Guidance for the Application of EPRI Report NP-5652 on the Utilization of Commercial Grade Items.May，1994.

[7] The Electric Power Research Institute. NP-7218， Guideline for the Utilization of Sampling Plans for Commercial Grade Item Acceptance.June，1992.