船用核动力装置定期安全审查机制研究

马占军 陆古兵 叶博书 王飞 朱利文

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.07.098

摘 要：国内外核电厂已经逐步开展了定期安全审查工作，定期安全审查已经成为民用核安全法规的一项制度和基本要求，对确保整个使用寿命内保持高水平安全起到了积极作用。有必要借鉴核电厂监管模式，该文主要是以老化管理为基础研究船用核动力装置定期安全审查方法，全面了解、掌握船用核动力装置安全重要系统设备的技术状态，及时采取有效措施保持或恢复安全重要系统设备设计安全功能，为船用核动力装置的安全使用提供保证。

关键词：船用核动力装置 定期安全审查 老化管理 审查方法

中图分类号：U664 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）03（a）-0098-04

随着科学技术的进步、分析计算方法的发展、运行经验的积累，核电厂设计技术飞速发展，安全标准、安全要求也有较大提高，逐步提出了定期安全评价与审查要求。根据国际原子能机构（IAEA）定义，定期安全审查（PSR）是指为了处理老化、改造、运行经验、技术发展和选址方面的累积效应每隔一定时间对现有设施（或活动）的安全进行的系统性再评定，目的是确保在设施（或活动）的整个使用寿命内保持高水平安全。PSR是对常规审查和专门审查的补充，已经成为核安全法规的一项制度和基本要求。

我国正在运行的一代船用核动力装置均已接近寿命末期，都面临着不同程度的老化问题，经历了多次修理，核动力装置的技术状态发生了较大改变。另外随着船用核动力装置使用强度加大，核动力装置长时间运行，也暴露了部分技术要求与实际运行差别大的问题。此外，随着科技进步、分析计算手段发展、运行经验积累，其安全标准、安全要求也有所改变。

综上所述，有必要通过研究，提供一种实用的审查方法，对运行船用核动力装置实施定期安全审查制度，全面了解、掌握船用核动力装置安全重要系统设备的技术状态，针对安全隐患提出纠正措施，及时采取有效措施保持或恢复安全重要系统设备原设计安全功能，为船用核动力装置的安全使用提供保证。也可以直接指导检查、改换装和针对性维修等工作。定期安全审查可以作为技术保障及核安全管理的重要组成部分。

1 船用核动力装置定期安全审查方法及思路

如何针对船用核动力装置运行实际开展定期安全审查，采用何种技术或方法来开展定期安全审查，目前还没有相应的审查方法和标准可供使用。由于缺少国内外船用核动力装置定期安全审查的相关经验，在借鉴核安全导则HAD103/11和核电站定期安全审查经验的基础上，根据船用核动力装置安全运行和可用性的重要度或贡献，同时参考核电站在定期安全审查方面的经验，初步筛选出定期安全审查的对象。在确定审查对象和评价深度后，根据具体审查对象的特点，研究和确定对各具体对象的审查内容、方法或手段，保证审查内容的有效性以及审查方法或手段的可操作性。

2 船用核动力装置定期安全审查机制

该节以老化管理审查为例对船用核动力装置定期安全审查进行探索。老化是指设备的物理特性随着使用时间和使用周期的延长而不断发生变化的过程。因为设备的老化，法国核电厂曾发生过压力容器顶盖贯穿件的应力腐蚀破裂和蒸汽发生器传热管支撑板的损伤。由此引发的核安全问题在国内外受到高度的重视。

老化管理对核动力装置的安全运行非常重要，其重要性在于通过老化管理，长期有效地跟踪、监测核动力装置安全重要设备的状态，并且可以用各种可量化的信息、可采集的数据来描述设备是否能够完成其功能，是否发生了由于老化引起的功能降级，进而为设备的检修管理提供基于老化机理的理论依据。

老化管理是船用核动力装置定期安全审查的主要内容之一，其审查的目的主要是确定船用核动力装置是否有系统、有效的老化管理大纲，是否对船用核动力装置的老化进行着有效的管理，是否存在限制核动力装置服役寿限的特性。对于运行在中后期的核动力装置，老化管理更是定期安全审查的重点。

2.1 准备工作

在老化管理审查工作正式启动之前，应首先具备老化审查工作开展的先决条件。这些条件包括：

（1）实施对象已组织有关人员确定了定期安全审查的总范围、目标、内容、基本原则、要求和日程安排及指导性文件。

（2）实施对象已组织有关人员编写了安全审查大纲、制定了定期安全审查的实施方案与计划等船用核动力装置定期安全审查文件。

（3）实施对象与相关业务单位协商、征求意见后已确定船用核动力装置定期安全审查的方法、方式和组织、实施形式，成立了定期安全审查管理组，管理组由实施对象组织和协调，可邀请外单位技术干部或专家参加。

（4）在定期安全审查管理组的领导下建立了老化管理审查技术组，技术组人员主要由长期从事老化管理工作且熟悉老化管理的技术人员组成，可从其他单位邀请业务能力强，有丰富老化管理经验的专家参加。

（5）已编制船用核动力装置老化管理审查的指导文件，该指导文件是对前面定期安全审查确定的总的指导性文件的细化。

（6）老化管理技术组已编制详细的老化管理审查行动计划，该计划是针对老化管理审查制定的审查目标、内容、要求和日程安排，是对前面定期安全审查确定的总的审查计划的细化。

（7）老化管理技术组已准备好定期安全审查的技术文件，该技术文件包括审查的具体内容、审查方法、参考基准和记录表格等。

（8）对老化管理审查的任务进行分配，确定各项审查的参加人员。

老化管理审查的上述准备工作完成后，按技术组制定的审查计划全面实施船用核动力装置老化管理的定期安全审查。

2.2 全面实施

根据老化管理审查的内容和性质不同，船用核动力装置老化管理审查可分为两个方面的工作：老化管理工作审查；装置老化状况及检测技术审查。

第一，老化管理工作审查主要审查以下7个方面的内容。

（1）老化管理大纲。

老化管理大纲是管理单位制定的能有效、全面管理船用核动力装置系统、设备和部件老化问题的大纲，是开展核动力装置老化管理的总体性文件，用以指导和协调老化管理的相关活动。

老化管理大纲应具备的内容有以下几种。

①老化管理所依据的法规、规范、导则和标准。

②老化管理大纲的模型和实施步骤。

③老化管理的组织结构。

④老化管理大纲与现有管理大纲和程序的关系。

⑤老化管理数据收集、记录保存和数据库系统的要求。

⑥老化管理设备筛选原则。

⑦老化机理分析的技术要求等。

老化管理大纲审查应确定是否有系统、有效的老化管理大纲，并评估现有老化管理大纲和程序对船用核动力装置老化管理的适用性。

（2）老化管理制度、标准审查。

核动力装置的老化管理具有长期性和持久性的特点，需要有一套科学的管理方法和制度。该项审查首先确定核动力装置的老化管理是否有一套完善的制度规定，并对这些制度和规定的适用性进行评估，对老化管理参考的标准、法规规范的适用性进行审查。

（3）老化管理技术、措施和方案的审查。

该项审查的目的是确定核动力装置的老化管理技术、措施和方法是否有效和适用。确认是否采取了下列老化管理措施来实现有效的老化劣化控制：

①是否在运行准则内运行。

②按照适当的要求进行检查和监测。

③按照适当的准则评价观测到的老化劣化，以评价完整性和功能能力。

④及时进行维修（部件修理或更换），以防止或纠正不可接受的老化。

（4）老化管理信息记录审查。

老化管理对数据的历史记录有很强的依赖性，应有专门的管理程序对数据收集和记录保存提出总体性的要求。老化管理所需要的数据可以分为原始数据、运行数据和维修数据等。

①原始数据：反映老化管理设备在设计、制造、安装、调试阶段的状况。

②运行数据：反映老化管理设备的运行状况以及可用性试验和失效情况。

③维修数据：反映老化管理设备的监测和维修状况。

设备的复杂程度不同，数据收集和记录保存的具体要求和做法会有所不同，但都应顾及对上述三类数据信息的管理。

设备老化管理信息记录除包括上述三类数据外，还应包括：老化机理分析、老化评价资料、管理类文件、历次审查资料等。

（5）老化管理外部经验审查。

该项审查用来评价核动力装置运行管理部门对外部老化管理经验的利用情况。来自其它核动力装置或非核动力装置的老化管理经验及一些研究成果能够帮助解决在老化管理中遇到的一些问题。

（6）老化管理范围审查。

核动力装置设备种类繁杂，合理地选择老化管理的范围十分必要。在确定老化管理研究、分析、评估的设备时，应遵循安全性、经济性和可更换性的原则，所选择的设备重点着眼于核动力装置安全重要设备，这些设备对核动力装置的安全性有着重要影响，不可更换或更换代价巨大。除了安全重要设备外，对核动力装置的经济性和寿命有重要影响的非安全重要设备也应纳入老化管理的范围。

该项审查的目的是确认所列的老化管理清单是否涵盖了所有的安全重要设备，是否涵盖了对经济性和核动力装置寿命有重要影响的所有设备。

（7）使用单位对老化管理工作的认识。

该项审查主要是检查运行管理人员对核动力装置老化管理的重视程度和理解深度，对设备老化有关现象的了解程度，对系统、设备和部件的实际状态、老化影响和实际安全裕度的了解程度。

第二，对装置老化状况及检测技术的审查主要包括以下4个方面的内容。

（1）装置老化状况审查。

该项审查主要是确定核动力装置的老化程度，清楚地了解设备的实际状态，为安全分析和确定是否需要维修和更换提供参考。

（2）装置老化机理审查。

核动力老化管理的切入点是老化机理的研究。进行设备老化机理分析，首先应在广泛调研设备设计资料的基础上，对设备的基本状况进行全面描述，包括设备功能、设计所遵循的规范和标准、主要设计参数和运行工况、设备结构描述、主要结构材料等；其次应查阅设备制造、安装、调试、运行、维修记录，形成重要文件描述，在制造过程中的重大不符合项以及运行过程中发生的故障往往会对设备的寿命产生影响，应予以记载；根据设备的材料特性、使用工况和环境条件，借鉴内外部经验反馈进行老化机理分析。

分析时应视设备结构的复杂程度将设备进行零部件级的细分，对每一部件应以表单化结构分析该部件潜在的老化机理、老化是否会导致部件失效、部件失效对执行设计功能的影响、论述需要对该部件进行老化管理与否的理由、对该部件老化的监测方法，具备条件时还应给出老化状态指标；最后对按部件筛选所得老化机理进行排序，给出需要重点关注的老化机理。

（3）老化检测技术及其应用审查。

对设备进行老化检测应首先确定设备的老化状态指标。状态指标就是对设备老化劣化有效监测的可测量参数，它给出所观察设备的性能和物理状态，同时还可用于判断设备在观察之后的一段时间内完成其特定功能的能力。

核动力装置老化检测应选择合适的标准、程序及相应的监测技术或方法等，制定合理的数据采集周期，采集用于评估设备老化状态的数据。对采集到的数据进行整理和分析，确定设备的执行能力，及时发现重大老化。

该项审查主要是对上述工作中采用的技术、方法、周期等进行验证、评价，以改善运行管理部门在老化检测技术方面的工作。

（4）设备老化对装置安全运行的影响审查。

溯源设备及其所用材料的历史数据资料，结合检测所得到的当前数据，对设备老化状况进行综合性分析和评价，根据设备的可接受准则和所需要的安全裕度，确定设备目前的老化对安全运行的影响。条件允许的话，可给出设备剩余寿期。

2.3 审查后的相关工作

在上述所有工作完成后，技术组整理审查中的记录文件，对老化管理审查工作进行综合和总结，对不符合项给出及时、详细、合理的纠正行动方案。通常纠正行动包括两类：临时纠正行动和长期纠正行动。制定纠正行动方案应遵循以下基本要求。

（1）所制定的纠正行动应是具体的，有针对性的，避免出现过于一般化的描述，以致纠正行动难以落实。如要求避免使用如“加强”等字眼。此外，还要求纠正行动必须有负责单位和完成日期。

（2）所制定的纠正行动应是可操作的，可以在实际中付诸实施，不应提出要求过高的或脱离实际的纠正行动，这包括纠正行动期限的制定也应是合理的。

（3）所制定的纠正行动应是可检查的。为了便于纠正行动得到有效验证，要求纠正行动有一个书面的跟踪记录，以检查执行的结果，只有这样才能收到好的效果。

（4）所制定的纠正行动应考虑代价与效果，平衡两者之间的关系。以满足确保安全需要的同时也不会产生不合理的经济浪费。

（5）所制定的纠正行动不应引起其他方面的问题，纠正行动必须避免带来新的问题，这一点是纠正行动得以顺利执行的保证。

（6）所制定的纠正行动不应违反良好设计和运行实践。

在老化管理审查的工作文件整理、综合完毕后，编写老化管理审查报告（含纠正行动方案），并上报上级管理单位。上级管理单位对上报的审查报告进行审评，并对纠正行动的执行情况和纠正效果进行跟踪审查。具体流程如图1所示。

3 可能遇到的主要困难

（1）运行情况不同导致定期安全审查难度较大，与核电站和研究堆运行环境不同，船用核动力装置布置空间有限，运行环境差，在线、离线状态监测数据少，部分设备、管道在役检查可达性差，反应堆开盖检查间隔时间长、检查手段差，这些都给相关定期安全审查活动带来困难和挑战。

（2）需要尽快制定完善有关规章制度，结合上级层面法规的制定修订，参照《核动力厂定期安全审查》导则，制定其相应的导则以及细则、程序等文件。根据以往运行管理经验，老化管理是长期弱项，需要督促实施对象进一步落实。也希望PSR开展以后能对使用单位的工作起到推动作用。

（3）需要尽快开展技术储备，老化管理部分工作开展不够充分，或者经验不足，因此需要开展老化管理技术研究，为制定PSR方法奠定技术基础。

上述问题需要在今后的工作中，通过船用核动力装置设计研究单位、运行管理部门、技术管理部门、安全监管部门和维修部门的共同努力来不断改进和完善船用核动力装置定期安全审查的技术与方法，最终达到为船用核动力装置的长期安全运行保驾护航。

4 结语

开展定期安全审查是核安全监管制度的基本要求，是借鉴世界核电运行安全监管经验的有效举措。该文通过借鉴核电站定期安全审查的方法、程序和经验，结合船用核动力装置实际情况，以老化管理为例，对船用核动力装置的定期安全审查方法进行了初步探索。

参考文献

[1] 国家核安全局.核安全导则HAD103/11核动力定期安全审查[Z].2006.

[2] 徐士明，吴美景.秦山核电厂安全分析因素的定期安全审查[J].核电工程与技术，2006（2）：16-19.

[3] 陶益军，赵新文，蔡琦.船用核动力设备老化分析与管理对策研究[J].船海工程，2005（6）：62-65.

[4] 张圣，王双飞，王青青，等.核电厂关键设备老化管理研究[J].设备管理与维修，2012（10）：12-14.

[5] 马明泽，陶钧，王惠良.秦山核电厂的老化及寿期管理[J].核电运营，2010（2）：130-141.

[6] 窦一康.核电厂生命周期全过程的老化管理[C]//全国失效分析学术会议.2011.