基于运行事件分析的核电安全管理探讨

修炳林，姜　波，郭永阔

基于运行事件分析的核电安全管理探讨

修炳林1，姜波1，郭永阔2

（1. 中国核电发展中心，北京 100045；2. 核动力运行研究所，湖北 武汉 430223）

经验反馈作为降低核电厂事故发生率、保障核安全的一项重要管理措施，已在整个核电业界得到了广泛应用。通过对2017—2019年运行事件相关因素进行统计分析，找出核电厂人因、设备管理的共性问题，梳理安全管理提升的重点，针对性探讨推进行业经验反馈，加强设备健康状态诊断，使用信息化新技术提升技防能力等行业管理改进措施，持续提高核电厂的安全管理水平。

运行事件；统计分析；安全管理

截至2020年6月，我国在运核电机组47台、装机4 876万千瓦，自1994年我国大陆首台核电机组商运以来，持续保持安全稳定运行，未发生1级以上运行事件。随着更多新机组的投运，运行事件数量也逐渐增加，其中2015年和2016年，共有12台机组新投入运行，运行事件总数也达到峰值，单堆运行事件数量增加至2.42起/堆·年。一方面说明机组管理制度、人员技能、新设备投运等需要进一步磨合，另一方面也说明仍需持续加强行业经验反馈。

2017年以来，以“核电安全管理提升年”专项行动为重点的多项核电行业管理行动持续展开，同时通过典型运行事件调研评估、编制《运行事件汇编》和《重要人因事件分析和评价》，发布《关于进一步加强核电运行安全管理的指导意见》等，行业各相关单位持续加强运行核电厂信息反馈和安全管理。虽然2017—2019年，同样新投运了12台机组，但运行事件数量持续增加的趋势已得到有效遏制，运行事件总量得到相应控制，单堆运行事件数量降至1起/堆·年相当的水平并持续改进，如图1所示。

图1　近十年事件数量统计

对一定时间内发生的运行事件进行统计分析，可以发现不同原因因素趋势和相关事件共性问题，并针对性进行加强管理，有助于进一步降低运行事件数量，持续提高核电厂的安全运行水平[1,2]。本文以近三年发生的运行事件为基础，对运行事件相关因素进行归纳总结，通过统计分析，梳理共性问题，探讨行业运行安全管理提升的重点措施[3-5]。

1　运行事件统计分析

WANO运行经验大纲[6]对运行事件中各要素做了科学合理全面的编码和分类，国内绝大部分核电厂也均采用这种分类方法。本文参照WANO运行经验大纲编码和分类原则，对2017—2019年发生的110起运行事件，从事件原因、涉及系统和部件、发生时机组状态和活动等方面进行统计分析。

1.1　运行事件原因统计分析

运行事件发生的原因可以分为直接原因、根本原因和促成原因。直接原因是能够立即引发事件的故障、行动或状况；根本原因是事件发生的最基本的原因，如果根本原因被纠正，就能防止异常事件或不利状况的重复发生；促成原因仅增加了事件的严重性，但是不会导致事件的发生。

（1）运行事件原因统计分析

从直接原因分布可以看出，如图2所示，有44起事件的直接原因与人因有关，占比40%，其中疏忽28起、过错10起、违反规定6起。各电厂持续从工作计划安排、人员合理配置、经验反馈培训管理、完善规程和行为规范等方面加强人因管理，有效降低了知识类人因失误。但从统计数据来看疏忽作为直接原因事件最多占人因事件的64%，反应出工作人员在工作中注意力不集中，或者执行常规操作过程中不够谨慎。环境的不友好、时间安排的不合理、工作人员自身状态不好等都容易导致工作疏忽。对熟悉的操作放松警惕，叠加没有严格的遵守行为规范要求，容易发生习惯性失误。这也对行业管理提出新的课题：能否借助物联网、大数据、三维可视化等信息化新技术，从“技防”的角度，加强人员行为规范管理和作业过程安全管理，进一步规范和监测人员的工作行为，将必要的技防屏障融入关键操纵过程，进而减少疏忽、过错、违规等导致的人因失误。

图2　直接原因因子分布统计

（2）运行事件根本原因统计分析

一个运行事件的根本原因可能不止一个，可以包含多个原因因子，单个原因因子的消除，并不能完全避免事件的再次发生，但原因因子的分析对有效制定纠正行动和有针对性经验反馈的作用非常重要。因此有必要对根本原因因子进行分类统计。运行事件根本原因分析包括人因因子、设备因子和管理因子三方面。

从运行事件根本原因分布中可以看出，如图3所示，近三年的110起运行事件共涉及166项根本原因因子，其中设备因子有79项，数量最多，人因因子有74项，管理因子有13项。统计数据可以看出，我国核电历经360多堆年（截至2019年底）的安全运行后，已经形成了相对较成熟有效的管理体系，管理问题导致的运行事件最少。另一方面，设备缺陷和人因失误导致的运行事件数量相对较多，也是需要行业安全管理重点关注领域。

图3　根本原因分布

对设备因子的统计分析，有利于找到设备失效的具体环节，根据运行事件根本原因在设备设计、制造、运输、安装、运行和维护等环节的占比情况，对失效较多的环节进行管理改进，对减少运行事件的数量具有重要的意义。

从设备因子分布可以看出，79项设备因子中有33起事件与“设计技术状态和分析”因素有关，占比43%，如图4所示。“设计技术状态和分析”包括“原始设计不合适”“未充分考虑故障的失效模式、风险或后果”和“部件选择不当”等15个方面，33起运行事件涉及其中的8个方面。从“设计技术状态和分析”的15个方面，如图5所示，“原始设计不合适”涉及19起事件，“未充分考虑故障的失效模式、风险或后果”涉及5起。“原始设计不合适”相关事件最多，且连续三年导致的运行事件均最多。可见对电厂设计方面的审查和监督仍需关注，运行电厂的经验反馈向设计单位和设备厂家延伸仍需持续改进，核电项目建设和调试过程中，设计文件审查和验证也需进一步加强。

图4　设备因子分布

图5　设计技术状态和分析方面失效分布

此外，79项设备因子中有26起事件与“设备性能”有关，占比34%。因为设备绝大多数时间均处于运行状态，设备由于故障降级、失效、老化和不规范的运行等因素，均可以导致运行事件的发生。26起涉及“设备性能”事件中，从设备性能方面失效具体分布可以看出（见图6），“零部件降级导致故障”导致事件最多，共11起，其次是“寿期内失效”，共10起。这21起运行事件中，有9起与仪控相关设备（仪表、电磁阀、限位）相关，6起与DCS设备性能相关，表现相对集中。统计分析说明：

（1）设备可靠性、在线监测和设备巡检等方面需要持续加强。

（2）仪控系统和DCS相关的设备性能需要关注。

（3）可以基于大数据等技术手段，推动在线设备状态预测与趋势分析，通过设备参数在线实时交叉比较，提前发现设备健康状态劣化趋势，实现设备故障有效预警。

图6　设备性能失效具体分布

自三哩岛核事故以来，核电厂对防人因失误管理越来越重视，虽然近三年人因事件数量持续降低，但从根本原因分布来看，人因因子所占的比重仍达45%。人因因子包括工作实践、程序和文件、监督方法、沟通交流等10个方面。从人因因子统计分布可以看出（见图7），74项人因因子中，有29项人因因子与“工作实践”有关，数量最多。工作实践类的根本原因覆盖面比较广，包括使用程序、自检和质疑等18个方面，统计方位内29项人因因子涉及其中的8个方面（见图8）。其中“未使用规定的文件”涉及8起事件、“未实施或未有效实施自检”和“工作前对任务研究不充分”分别涉及5起事件。“未使用规定的文件”连续三年其导致的运行事件均最多，可以看出电厂在使用程序方面仍需加强管理，“使用程序”需有针对性的培训和管理，并考虑推进电子化规程应用等技术措施降低类似人因事件。

图7　人因因子分布

图8　工作实践因子具体分布

其次程序和文件本身也存在较突出的问题，占比27%，规程质量也成为核电厂工作人员未使用规定文件的促成因素。程序和文件自身的问题统计发现，主要集中在技术不完整和技术性错误两方面，可见核电厂在程序验证和升版方面仍需持续改进。主控室是核电厂控制的核心，主控操纵人员的人因失误会导致相对严重的后果，在74项人因因子对应运行事件中，有15起事件与主控室的操作有关，其中有7起事件与“程序”有关，也主要体现在未使用规定的文件和程序本身存在缺陷。

1.2　运行事件涉及系统部件统计分析

对运行事件涉及系统进行统计，可以直接找出导致运行事件的系统分类，对导致较多事件的系统进行管理改进，可以更有效的减少运行事件的发生。统计范围内的运行事件共涉及116个系统，从运行事件涉及系统分布情况可以看出（见图9），有27起涉及仪控系统，事件最多，其次是一回路系统21起，反应堆辅助系统18起。

图9　事件相关系统分布

近年来，我国新投入的核电机组均采用DCS控制，与DCS控制相配套，仪表、通信设备、服务器和软件等相应增加。从仪控系统失效具体分布可以看出（见图10），电厂过程控制管理计算机系统（DCS）导致的运行事件最多，有7起。深入到具体事件，可以发现DCS设备失效主要发生在网络交换机、通讯卡件和服务器上，故障类型主要为备用设备切换功能失效。可见DCS设备的可靠性需要重点提升，另外应加强一回路系统等关键设备故障在线识别和诊断，提升设备运维水平，有效预防和减少设备故障。

图10　仪控系统失效统计分布

设备因子的统计分析中，设备的失效模式主要体现在零部件降级故障和寿期内失效两个方面。从涉及故障部件分布可以看出，机械类部件导致运行事件的数量最多（见图11），有57起，占比49%。

图11　涉及部件分布

核电厂机械类部件细化统计，可以看出阀门类部件导致的运行事件最多，共有26起（见图12）。统计数据说明，阀门类机械部件失效的概率最高，应加强故障原因分析、提高监测和维修水平等方面持续提高阀门类设备的可靠性，进一步发挥大数据等信息化技术在设备健康状态监测及故障诊断中的作用。

图12　机械部件失效统计分析

1.3　运行事件发生时的机组状态和活动统计分析

核电机组的状态大致可分为稳定运行、升降功率和停堆换料。核电机组处于稳定运行的时间最长，对应在机组稳定功率运行期间的事件数量也最多，有47起，占比45%。但从事件发生时机组状态分布可以看出（见图13），发生在停堆（热停堆和冷停堆）和机组升降功率期间的运行事件数量共有44起，与发生在稳定运行期间的数量相当。机组处于停堆、机组启停和升降功率的时间比稳定运行的时间要短，因此从单位时间对应的事件数量来看，停堆、机组启停和升降功率的动态工况下更需要加强机组状态管理。

图13　事件发生时机组状态分布

运行事件涉及的电厂活动有“正常操作”“定期试验”“设备启停”等27个分类，统计范围内110起运行事件涉及其中的8个分类。从事件发生时的机组活动分布可以看出（见图14），与“正常操作”活动相关的事件有37起，数量占比最多。另外有20起运行事件发生在“定期试验”（根据现有程序/文件进行）期间。定期试验是为了验证重要系统设备的可用性，从近三年发生在定期试验期间的运行事件来看，绝大多数是因为执行定期试验安排不合理或过程执行偏差导致，说明机组定期试验的管理需进一步加强。

图14　事件发生时机组活动分布

2　安全管理提升探讨

结合以上数据统计分析，可以概括当前行业安全管理主要问题：（1）人员疏忽直接导致的运行事件最多；（2）在运行事件的根本原因中，设备因子中“原始设计不合适”方面表现较突出，人因因子主要体现在“工作实践”；（3）运行事件相关系统中涉及仪控的最多，主要体现在电厂过程控制管理计算机系统（DCS）；（4）阀门类机械部件故障降级和寿期内失效导致的运行事件最多；（5）发生于机组稳定功率运行期间，进行正常操作时发生运行事件数量最多，如考虑单位时间的事件发生频度，机组停堆、启停和定期试验等状态更应加强关注。

为持续提升核电安全运行水平，建议从以下几方面重点实施行业管理：

（1）继续推进大经验反馈体系建设。大经验反馈体系应贯穿核电全生命周期，连通全行业相关单位，以现有运行电厂经验反馈系统为基础，纵向加强信息共享，实现工程设计、制造、建设与运行之间的信息反馈，横向打通各核电集团的信息壁垒，实现各核电厂共性问题的及时交流反馈。行业经验反馈可以定期组织重要事件分析，发掘共性问题、关键问题、前瞻性问题，有针对性地开展相关管理改进。针对典型运行事件有必要选取共性切入点，组织专家开展独立评估，实现业内经验交流和信息共享。

（2）加强设备健康状态管理。重点加强仪控系统和阀门类机械部件的可靠性管理，增强关键敏感设备的故障诊断水平、运维水平和监测水平，有效预防和减少设备故障。根据机组设计特点和经验反馈，建立完备的关键敏感设备清单，并进行专项标识和运维管控，改进监控技术手段，提高关键设备运行状态监测的全面性、及时性和准确性，实现设备故障的早期预警，优化设备维修策略，提升设备可靠性。

（3）持续加强人因管理。通过全范围的核安全文化建设，营造人人敬畏核安全、共同守护核安全的工作氛围，通过组织建设、团队建设，不断增强员工的归属感和成就感，进一步固化审慎、自觉的工作习惯。防人因失误工具的广泛应用已经成为提高电厂安全运行水平，降低人因失误的重要管理措施，针对近期运行事件体现出来的“使用程序”防人因失误工具使用的弱项，通过培训、人因实验室演练等方式不断强化和促进工作人员有效理解人因失误机理，实现防人因失误工具的自觉应用。

（4）推进信息化新技术应用。针对事件分析中设备和人因问题，可以看出设备健康状态在线诊断、电子围栏和实时监控、电子规程等“技防”措施的开发应用，对于进一步提升电厂运行可靠性将会发挥越来越重要的作用。因此深入推进信息化、智能化、大数据等新技术与核电厂运维管理的广泛融合，是持续提升核电厂的本质安全有效手段，智能化必将成为行业安全管理提升的重点发展方向。

3　结论

运行事件的统计分析，可以更直观地展现运行事件发生的原因、根据以上整理出来的安全管理提升重点领域，分批次有针对地提出改进的建议，遏制不良趋势的发展，提高核电整体安全性。行业管理部门，针对突出问题，发布管理措施并跟踪改进实施，促进核电行业持续向好发展。

［1］ 王爱玲，黄芳．核电厂事件趋势分析方法及应用［C］.中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集（第一卷·第3册），北京：原子能出版社，2009：540-547．

［2］ 陶书生，周红，赵力，等．核电厂经验反馈关键技术［M］．北京：中国原子能出版社，2016.

［3］ 国家能源局．中国核电厂事件汇编［G］．北京：国家能源局，2017：10-22．

［4］ 国家能源局．中国核电厂事件汇编［G］．北京：国家能源局，2018：8-24．

［5］ 国家能源局．中国核电厂事件汇编［G］．北京：国家能源局，2019：8-24．

［6］ WANO．WANO MANUAL-Operating experience Sub- Programme （Rev 9）［R］London：WANO，2019．

Discussion on Nuclear Power Safety Management Based on Operation Events Analysis

XIU Binglin1，JIANG Bo1，GUO Yongkuo2

（1. China Nuclear Power Development Center，Beijing 100045，China；2. Research Institute of Nuclear Power Operation，Wuhan of Hubei Prov．430223，China）

As an important management measure to reduce the accident rate of nuclear power plants and ensure nuclear safety，experience feedback has been widely applied in the whole nuclear power industry．Through the statistical analysis of operation events in the period of 2017—2019，the common problems of human behavior and equipment management are identified，the key points of safety management improvement are sorted out，and enhancement measures are investigated，such as promoting experience feedback，strengthening equipment health diagnosis，employing new information technology，etc.，in order to continuously improve the safety management level of nuclear power plants．

Operation events；Statistical analysis；Safety management

TL48

A

0258-0918（2021）03-0581-07

2021-01-11

修炳林（1964—），男，北京人，工学学士，高级工程师，现主要从事核电行业安全管理方面研究