风险监测器在国内外的应用现状

张艺萱 李 阳 李鹏飞

(中国核电工程有限公司，北京 100840)

风险监测器在国内外的应用现状

张艺萱 李 阳 李鹏飞

(中国核电工程有限公司，北京 100840)

对Risk Monitor(RM)进行了简要介绍，概述了美国、西班牙、英国、匈牙利、加拿大等国家的监管部门对使用和发展RM的观点，分析了发展RM的优势与阻碍因素，为RM的推广应用奠定了基础。

核电站，风险，监管，开发

1 概述

概率安全分析(PSA)技术通过对风险进行量化分析，全面考虑各种因素的影响来进行综合决策，为安全有关问题的决策提供了完整的安全评价方法。Living PSA的一个特定应用是Risk Monitor，这是一个基于电厂实际配置的实时分析工具，它由电厂运行人员提供日常风险信息，用于计算电厂点风险估计值，为电厂安全运行提供决策依据。RM的应用数量不断增长，其发展也已经成为一种公认的趋势[1]。

本文概述了11个国家的监管部门对使用和发展RM的观点。根据已有文献的问卷调查，收集了相关信息[2]。本文分别阐述了有RM的相关国家监管当局的回复，没有RM的相关国家监管当局的回复以及国内的应用现状。

2 应用RM的国家的情况

2.1 美国

目前，RM在美国核电厂的应用最为广泛。他们目前正在使用的软件包有Safety MonitorTM，EOOS(Equipment Out Of Service)，Risk and Reliability Workstation等。美国核管会(NRC)已出台了多个PSA相关的政策声明，并制定了风险指引管理规定，通过多个指标进行具体核电厂状态评价。根据有关监管要求，NRC并没有要求目前所有执行10CFR50的运行核电站都执行PSA或RM。然而，为了单个电站检查(IPEs)，几乎所有核电厂都在用RM进行风险评价。2000年以后，美国联邦法规在反应堆监管过程的建立、维修规则的实施、核动力厂修改、SSC的风险指引型分级和处理等方面颁布了新的法规要求。工业界也发布了一些标准[3]。由RM提供的风险信息将与更多的传统工程经验一起用于集成决策制定过程，比如保持安全边界、保持纵深防御原则和性能监测等。同时，目前美国很多核电厂也没有全范围的PSA模型，比如西屋业主集团所有成员电厂的PSA状况普查结果表明，含有停堆工况的PSA占24%，有地震模型的占16%，有火灾模型的占25%，有二级PSA模型的占32%[4]。

从监管角度看，引进RM的原因是其操作灵活性让持证单位有了更大的主动性。一些持证单位将RM用于反应堆监督程序——重要决策过程Significance Determination Processes。另外，一些单位也将RM用于日常配置管理、例行维修和大修计划等。

阻碍发展RM的最大原因是成本问题，在使用PSA节省下来的成本和开发PSA的费用孰高孰低的问题上还存在一些争议。

监管机构并不要求持证单位在换证时进行PSA，但根据法律的要求，持证单位申请换证必须解决严重事故管理及应对风险的方案。基于10CFR52的先进型反应堆和新反应堆的设计则要求设计认证中必须包括特定的PSA。在10CFR52规定下，申请联合运行执照也必须参照并遵循设计特定PSA或本身就包括PSA。

2.2 西班牙

所有的西班牙核电站都有一个完整的PSA体系，并在满功率运行的情况下执行基于一级PSA模型的RM。目前的情况如下：

1)Cofrentes核电站为规划功率运行期间的在线检查风险评估而开发了RM。它使用EOOSTM，这一系统在2000年—2001年间进行了一年的测试，目前已应用在主控室和维修计划办公室。

4)Ascó 和 Vandellós Ⅱ核电站也都利用EOOSTM开发了基于功率运行一级PSA的RM。

2.3 墨西哥

墨西哥的Laguna Verde核电站将RM的结果当作试验依据，它的模型将根据已验证过的新版PSA升级。这一过程使用EOOSTM软件并基于仅包含内部严重事件的满功率运行PSA。监管机构CNSNS认为RM是持证单位评估实际电站配置风险和计划维修风险的合适工具，特别是RM很适合用于证明维修安排避免了高风险，以及为Laguna Verde核电站提供更灵活的运行方式。另一个主要原因是为了遵守美国NRC维修规程，因为美国要求运营单位评估和管理维修活动的风险。CNSNS向Laguna Verde发出了发展和使用RM所需满足的最低要求的信函。持证单位需要达到这一要求，并接受验收，以显示RM符合维修规程。具体要求如下：1)能够模仿选择正常运行系统运行和待命序列的变化，以及打开或关闭配电系统或流体泵送系统连接的系统队列变化的电站配置变化；2)考虑到一些表现出元件故障的基准事件的因素或人因错误改变了他们基于始发事件或电站组态的概率；3)准许根据外部电站条件和内部电站活动改变初始事件频率；4)当一个序列被移除以便维修和测试时，会降低冗余水平，因此模仿具有高度冗余系统的共因失效(CCF)；5)经过分析，由于使用集中引发事件，需要移除存在于基准PSA模型中的不对称性。

2.4 斯洛文尼亚

1)ΔCDF时间点不能大于1×10-3每堆年或1.14×10-7每堆小时，这是为了避免有错误的系统或部件的组合同时停止工作。

2)每周ΔCDP必须少于6×10-7，这是为了保证使风险影响均匀的分布在整个运行周期中。

2.5 英国

目前英国有两个核电厂在使用RM。Heysham2使用的是ESSM，Torness使用的是ESOP1/LINKITT的组合。ESSM很符合运行规程，包括特定的一套电厂大修要求和允许操纵员执行在线风险评估，以确定风险是否在可接受范围内。ESOPI则主要符合对电站的技术说明，以确定是否可以接受持续操作时的电厂配置。如果这个要求不能满足，LINKITT就用于确定风险的增加和允许的时间。这两个是在1988年投入使用的，是世界范围内第一个RM。在1998年，两座电厂都经历了定期安全检查(PSR)，其中一部分就是发布了新的二级PSA。这表明了这两座电厂升级RM的必要性，并且发布了新的RM软件包ESOP。它可以检查与运行规则/技术规范的一致性，并确定增加的风险。这个软件包已经安装在这两座电厂。另外，人们正在评估是否在Sizewell B 压水堆使用RM，Sizewell B同时也在考虑RiskWatcherTM和Safety MonitorTM。

RM(ESSM和ESOP1/LINKITT)的原型是由持证单位内部开发的，这项费用包括新软件的开发、从PSA到RM的使用转换，以及所有相关的V&V，这在当时看来是数额特别巨大的，以至于其他先进型气冷堆(AGR)都没有使用RM。直到现在也没有将RM的使用扩展到其他AGR的计划，但可能根据Heysham2和Torness开发ESOP的经验来考虑是否扩展。这两座核电厂开发ESOP表明了现在用于开发软件和转化PSA的花销是非常低的。虽然英国现在对于持证单位开发RM没有明确规定，但是核装置监督当局(NII)已经认可RM在这两座电厂的安全运行方面的重要作用，并且一直在持续关注国内外的发展情况，开展了大量的研究活动。

3 未应用RM的国家的情况

3.1 匈牙利

虽然匈牙利核电厂中PSA工具的应用越来越广泛，但现有设备并没有使用RM，并且也没有监管要求他们开发和使用。然而，用RM进行运行安全评价一直是业主的长期目标。匈牙利原子能机构(HAEA)的核能安全理事会在使用一款类似于PSA的工具，叫做Risk Supervisor，它已常规性的使用在事件评估中，其目的在于确定事件调查技术和提供更多的确定事件风险特征详细解释。它提供的风险提示用于补充安全相关问题的传统决策方法。Risk Supervisor将进一步的开发其他电厂运行模式(低功率停堆)，将PSA扩展到包括内部火灾、水淹和地震等二级PSA。

3.2 加拿大

只要不干扰常规监管活动，加拿大核安全委员会(CNSC)关于RM的开发和使用的态度就是中立的。然而，为了更好的监管，加拿大的持证单位会倾向于使用RM。现在，Ontario Power Generation已经用EOOSTM给设备维修和与各种电厂配置有关的风险提供指导。他们也很积极的参与到一个关于风险和可靠性工作站的国际项目，其范围包括取证、安全和生产要求，项目的结果预期会对监管过程产生影响。如果这样，CNSC可能将会参与审查RM的计算方法、软件和应用，以确保他们被正确的使用。RM提供的风险情况将会通过可接受性来评估。在自愿的基础上，持证单位会在开发RM及其相关应用的过程中与CNSC保持沟通。

3.3 日本

在日本，核安全委员会没有要求核电站开发和使用RM，也没有制定相关导则。他们的管理准则是在运行期间严禁维修活动，所有安全相关系统的预防维修活动都需要在停堆期间进行。技术说明中已经严格定义了运行期间准许的电站配置，因此，没有地方可以有效的使用RM提供的风险信息。然而，在一定程度上，也有管理的灵活性，比如对已经计划好的在计划停堆期间的维修活动，在不影响电站安全的情况下使用RM去计划、优化和缩短维修活动。因此，只要一些单位完全的执行了强制规定，他们就有可能自愿的使用RM，并进行可行性研究。

3.4 比利时

在比利时，没有电站执行RM，也没有电站预计在近期开发RM。监管当局AVN并没有要求为电站开发并使用必要且可行的RM。目前也没有改变现状的原因。其他PSA的应用被赋予了优先权。AVN拥有完整的比利时电站PSA模型，它们被用于PSA的常规审查和基于PSA的事件分析，但AVN并没有RM软件。

3.5 瑞士

瑞士联邦核安全监管当局(HSK)鼓励各持证单位开发RM，但并不强制要求。很多电站都在使用Living PSA模型，但没有电站使用RM。然而，由于PSA对于瑞士监管机构来说越来越重要，因此在将来，机构有可能使用RM。所有的瑞士电站都有定期更新的全范围一级(满功率和停堆)和二级PSA。另外，HSK还有独立的全范围PSA模型，这些模型被用于检查电站PSA的开发情况，执行基于PSA的事故分析。所有的瑞士电站都完成了定期更新的全范围一级(满功率和停堆)和二级PSA。另外，HSK还开发了独立的全范围PSA模型，这些模型被用于检查电站PSA的开发情况，执行基于PSA的事故分析。基于PSA的意见一般都很容易被接受。

3.6 法国

在法国，法国电力公司EDF和监管机构DSIN并没有使用RM，也没有使用的要求。他们的目标是有一个足够完整而详细的技术规范，使电站配置不可能进入风险高峰。技术规范定义了每一个无效的安全最终状态和AOT，以及每个电站状态所需的最少设备需求。然而，PSA将会作为一个后验方法，对于不同的需求、一些薄弱环节和相应变化进行完整检查。

4 RM在国内的应用情况

秦山第二核电厂包括秦山二期1号、2号及扩建3号、4号共4台机组。其使用的RM系统主要是由风险模型、计算引擎和信息显示及处理三大部分构成。基准模型使用1.1.4版本的Riskspectrum软件建立，网络版Risk Monitor软件则为Scandpower公司开发的网络版Risk Watcher。

5 结语

本文通过对问卷调查进行分析，从各个国家的应用现状及监管机构的态度等方面进行了阐述，同时也对国内的应用情况进行了简介。研究表明，各个国家的参与程度有很大的不同，总的来说，RM已在全球核电站获得广泛关注和使用，在核电站的安全分析及维修优化等众多领域的应用日趋重要；国外相关研究起步较早，美国、西班牙、墨西哥、斯洛文尼亚、英国等都已开发较完善的体系，国内也已积极开展研究；现有的应用已为PSA用于运行安全管理和维修打下了良好的基础，为应用PSA技术保障电站运行可靠性和安全性开辟了广阔的前景。

[1] State of Living PSA and Further Developments;NEA/CSNI/R(99)15;OECD,Nuclear Energy Agency;1999.

[2] Risk Monitors The State of the Art in their Development and Use at Nuclear Power Plants;NEA/CSNI/R(2004)20;OECD,Nuclear Energy Agency.

[3] 李季学,郗海英.核电厂在线风险评价和管理系统的开发与应用[J].核电,2006(3):77-81.

[4] 陈捷飞,郭建兵.概率安全评价方法综述[J].核电,2006(3):18-24.

On application of risk monitor in China and other countries

Zhang Yixuan Li Yang Li Pengfei

(ChinaNuclearPowerEngineeringCo.,Ltd,Beijing100840,China)

The paper introduces the Risk Monitor(RM), surveys the views of supervision departments from America, Spain, Britain, Hungary, and Canada in its application and development, and analyzes the advantageous and obstructive factors in its development, so as to lay the foundation for the extensive application of the Risk Monitor(RM).

nuclear power station, risk, supervision, development

2015-01-10

张艺萱(1986- )，女，工程师； 李 阳(1987- )，男，助理工程师

1009-6825(2015)08-0245-03

TL364.2

A