核电厂定期试验管理改进

吴益文

(苏州热工研究院有限公司，江苏 苏州 215004)

0 引言

核电厂安全相关系统和设备定期(监督)试验是指确保系统和设备维持必要性能的相关试验、校验或者检查，目的是确保核电厂运行在安全限值范围内，并且使运行限制条件(limiting condition for operation，LCO)得到满足。国内核电厂参考法国经验建立了完备的定期试验管理体系，包括定期试验计划管理、异常结果的跟踪处理等，但在机组实际运行中，瞬态发生或响应外部要求等因素，可能导致定期试验在规定的时间间隔内(1.25倍监督周期)未执行，即为试验超期。

目前法系核电厂采取保守管理策略，即要求在规定的时间内未执行完相应的定期试验，则宣布LCO不满足，设备不可用，需根据技术规格书采取对应措施以缓解机组风险；也可以在技术规格书要求的完成时间内选择合适时机补做试验，结果满意后宣布LCO满足。但某些技术规格书状态的完成时间仅为1 h或2 h，在如此短的时间内难以完成相关试验，进而要求机组停堆。

针对国内法系核电厂试验超期管理偏于保守的现状，在分析安全相关系统和设备定期试验相关设计的基础上，参考行业内核电机组运行管理经验，提出改进方案。

1 定期试验介绍

核电厂的安全性建立在纵深防御理念上，其在设计中分为三个层次：预防、监测和行动。安全相关系统和设备定期试验属于第二层次的范畴。定期试验在核电厂整个寿期按固定的周期和方法执行，旨在保证机组在运行期间遵循基本设计要求，遵循安全分析报告中事故分析的初始假设，确保用于缓解事故的系统或设备可用。若定期试验在规定的时间间隔(1.25倍监督周期)内未执行，则无法确保定期试验相关设备满足设计要求。

2 定期试验管理改进

对某集团核电厂定期试验超期后补做的实践进行梳理，共计发现17个超期事件，在规定时间间隔内补做后满足要求。另外，对1995—1998年美国核电厂的170条超期试验事件进行统计，超期试验补做后，12条不满足要求，且导致不满足要求的试验均是由设计故障、程序疏忽或者长期的维修疏忽而引起的。鉴于绝大多数的定期试验验证系统或设备是可用的，某一试验超期就认为其验证的设备不可用过于保守，更合理的管理方式为：发现试验超期后，延迟一段时间宣布超期试验验证的设备不可用。在该延迟时间内，可根据机组状态、运行环境、人员状况、执行试验所需的时间以及试验的重要性等因素综合考虑选择一个较合适的窗口完成超期试验。鉴于核电厂安全相关系统和设备定期试验属于纵深防御第二层次范畴，不能按期执行定期试验需要确保风险可控，若延迟时间在1.25倍监督周期基础上还超出24 h，则应当充分评估机组风险，并采用相应的风险管控措施。

美国核电厂早期技术规格书(如：NUREG-0452.Revision 4)中同样存在试验超期管理偏保守的问题。1987年，美国核管会(NRC)与原子工业协会(AIF)合作，以信函形式(generic letter 87-09)推出了技术规格书改进程序，其中就有关于因监督试验非故意超期而导致机组停堆的问题，信函同样认为某一试验超期就认为其验证的系统或设备不可用是过于保守的，并建议在发现超期后延迟一段时间来宣布设备不可用，并在合适窗口完成试验补做。在1992年前后，美国核电厂根据信函内容在技术规格书中增加了关于试验超期的管理要求。

简而言之，针对定期试验超期情况，法系技术规格书要求直接宣布LCO不满足，然后再择机补做；美国核电厂要求先补做试验，补做合格则不需要宣布LCO不满足，同时针对延迟时间在1.25倍监督周期基础上还超出24 h的情况进行风险评估。

3 改进方案分析

该方案仅延迟了试验的补做时间，避免不必要的机组停堆，但核电厂仍需尽快选取合适的时机完成试验，并且结合实际情况进行风险管理。方案对目前机组运行管理是合适的，主要原因有三个方面。

(1) 超期试验在全部定期试验中占比很小，并且多年的实践经验显示绝大多数系统或设备在试验周期内都是可用的，根据试验补做的实践情况，对于超期试验就直接判定验证系统或设备不可用是偏保守的。

(2) 方案并非允许不补做试验，而是在确保机组安全的前提下选择合适的窗口重新执行。即发现超期试验后延迟一段时间宣布超期试验验证的设备不可用，运维人员可利用这段延迟时间选择一个较合适的时间窗口完成超期试验；若延迟时间在1.25倍监督周期基础上仍然超出24 h，应当充分评估机组风险，采用相应的风险管控措施。

(3) 该规定不适用于为运行方便而故意延长试验频率的情况。

4 试验超期风险评估

4.1 识别超期试验

监督试验必须在规定的试验间隔周期内执行，如果超过1.25倍监督试验周期还未执行本次监督试验，则认为该试验超期。

4.2 确定延时时间

(1) 对于周期固定的定期试验，从发现试验超期开始，向后延迟24 h或一个试验周期宣布设备不可用，延迟时间取24 h或者一个试验周期中较大者。在这段时间内，核电厂可根据机组条件、计划、人员、执行试验所需的时间以及试验的重要性等因素综合考虑来补做超期试验。此外，如果延时时间大于24 h，核电厂还应执行相应的风险分析和风险管理。

(2) 对于试验周期需依据机组状态或运行环境由法规标准确定的定期试验，如果存在超期，并且机组已不具备试验要求的条件，则不必要求的机组返回该状态补做试验，等机组状态满足时优先执行该超期试验即可。

4.3 延时执行试验的风险分析

风险评价采用堆芯损坏频率(CDF)和大量早期释放频率(LERF)两个参数来表征超期试验延迟期间的风险。风险评价包括年平均风险和临时风险的评价，其中评价年平均风险的目的是分析超期试验持续期内的平均风险，而评价临时风险的目的是控制机组不应出现瞬时的高风险配置。通过上述评价后，风险准则将遵守美国核管会管理导则RG1.174和RG1.177中的规定。

4.4 制订风险管控措施

根据风险分析结果，制定风险管理措施，具体参考RG1.174和RG1.177中的规定。

除此之外，在需要做好急流动性参数控制，在正式操作过程中，压浆泵需要始终保持开启状态，并在压浆泵中注入含量适中的水分，不断搅拌，促使浆液最终到达最佳浓度和黏稠状态。当浆液黏稠度达到合适状态后，需要用亚水泵将浆液直接输送到孔洞中进行施工。施工过程需要不断保证持续性，施工顺序需要按照从上至下一次完成，除此以外，还需要关注浆体时间。浆液关闭时需要同时关闭压浆泵，如果没有关闭，则需要提高0.5MPa压力，确保压浆泵可以在自然条件下自动停止工作。

4.5 补做试验的风险评价

4.5.1 年平均风险评价

通过设备的平均不可用概率来评价试验补做的年平均风险。能动设备(如泵或断路器)备用期间的失效概率可用公式q=1/2×λ×T表示，式中：T为验证设备可用性的时间间隔(试验周期)；λ为设备备用期间的失效率(通常假设为常数)；q为设备的平均不可用概率。

超期试验延迟期间的影响，可通过所验证设备不可用性随时间的变化来体现。需关注，如某一超期试验同时影响多个设备，那么超期试验也会增加多个设备平均共因故障的概率，因此，需要评价平均共因故障概率变化而引起的风险，共因故障不可用性可通过调整单一设备故障的不可用性来表示，如单一共因故障因子的β因子方法或多重共因故障因子法(multiple greek letter，MGL)。

4.5.2 临时风险评价

除需要评价年平均风险外，还需评价临时风险，临时风险可通过设备未执行定期试验期间的不可用性来评估，一般采用公式q(t)=λ×T来表示，式中：q(t)为设备在t时刻的不用性；λ为设备备用期间的失效率(通常假设为常数)；t为某一超期试验终止的时刻。具体的定量化方式和年平均风险评价保持一致。

4.6 风险管理

4.6.1 风险阈值建立

① 退役设备在正常可用状态下所缓解的始发事件的类型和频率。

② 维修活动对始发事件的影响。

③ 可用的缓解始发事件的成功路径数量(包括：冗余系统、列、操纵员行动、恢复行动)。

④ 维持成功路径功能的可能性。

(2) 基于定量考虑建立行动阈值。采用零维修模型来分析风险，风险指标包括堆芯损坏概率增量(ICDP)和大量早期释放概率增量(ILERP)两个指标。具体的评价方式可采用公式：ICDP=T×(CDF1-CDF0)；ILERP=T×(LERF1-LERF0)。式中：CDF1，LERF1代表对应的SSC退出运行时的风险；CDF0，LERF0代表对应的SSC处于正常状态时的风险；T代表SSC退出运行时，机组状态的持续时间。

4.6.2 风险阈值对应的管理行动

建立风险指标后，同时建立相应的管理行动。

(1) ICDP大于10-05或ILERF大于10-06，正常情况下不主动进入该配置。

(2) ICDP小于10-06或ILERF小于10-07，正常工作控制。

(3) 其他情况，需分析未定量化考虑的因素，建立风险管理行动。

5 结束语

针对当前国内法系核电厂对试验管理超期方式，提出了合理的改进方案，即在技术规格书中以总则形式规定，当发现超期试验后延迟一段时间宣布该试验验证的设备不可用，在该段延迟时间内，核电厂可选择合适的时间窗口完成超期试验；若延迟时间在1.25倍监督周期基础上还超出24 h，应当充分评价机组风险，并采用相应的风险管控措施。此外，提出了详细的超期风险评估流程和管理方法，为建立更加合理的管理方式提供指导。