核電站在役檢查無損檢測能力驗(yàn)證體系初探

楊 成，邵 凱，寧方卯，肖開華

（1.蘇州熱工研究院有限公司，深圳 518000；2.臺(tái)山核電合營有限公司，臺(tái)山 529200）

核電站在役檢查是基于保證功能和安全的需要，采用無損檢測方法，對(duì)核電站整個(gè)壽期內(nèi)的核承壓設(shè)備進(jìn)行周期性檢驗(yàn)的預(yù)防性維修活動(dòng)。為確保核電站在役檢查無損檢測技術(shù)的可靠性、準(zhǔn)確性、可跟蹤性、經(jīng)濟(jì)性，需對(duì)應(yīng)用于核承壓設(shè)備上的無損檢測技術(shù)進(jìn)行能力驗(yàn)證。

核電站在役檢查無損檢測能力驗(yàn)證是指通過各種能提供可靠證據(jù)的方法（如技術(shù)論證和實(shí)操考試），對(duì)由檢測人員、檢測設(shè)備及檢測程序構(gòu)成的檢測系統(tǒng)，進(jìn)行系統(tǒng)性的能力驗(yàn)證，以證明檢測系統(tǒng)能夠滿足實(shí)際檢測條件下的技術(shù)規(guī)范要求。因此，無損檢測能力驗(yàn)證是一套涉及到人、設(shè)備、程序的完整體系。當(dāng)前，較為成熟的應(yīng)用于核電站無損檢測能力驗(yàn)證體系的主要有［1］：以美國ASME 規(guī)范為基準(zhǔn)的PDI 能力驗(yàn)證體系和由歐洲各國核電站運(yùn)營商聯(lián)合成立的“歐洲檢驗(yàn)和能力驗(yàn)證聯(lián)盟”（ENIQ）發(fā)布的能力驗(yàn)證體系。而在我國，目前尚未形成一套自主的能力驗(yàn)證體系，主要還是在核安全當(dāng)局的監(jiān)管下基于上述兩種能力驗(yàn)證體系，按照ASME 或RSE－M 規(guī)范開展相關(guān)工作。

筆者試圖通過對(duì)上述兩種能力驗(yàn)證體系的深入解析，結(jié)合目前國內(nèi)核電站能力驗(yàn)證體系的實(shí)踐過程，初步提出個(gè)人對(duì)在役檢查能力驗(yàn)證體系的一些探索。

1 ASME能力驗(yàn)證體系

ASME能力驗(yàn)證體系嚴(yán)格來講并不系統(tǒng)、全面，其能力驗(yàn)證體系更多的是從具體的檢查方法角度來闡述，通過具體的有代表性的例子來闡述能力驗(yàn)證，與下面介紹的ENIQ 能力驗(yàn)證體系對(duì)比來看，在驗(yàn)證通用原則、方法、過程方面，都不是非常詳細(xì)，并且無能力驗(yàn)證常用的技術(shù)論證方法的相關(guān)規(guī)定。

ASME能力驗(yàn)證體系的內(nèi)容在ASME XI卷中《核電廠部件在役檢查規(guī)則》進(jìn)行了規(guī)定［2］，以超聲檢查的能力驗(yàn)證為例說明了無損檢查能力驗(yàn)證的實(shí)踐過程。具體實(shí)施由美國電力研究院無損檢測中心組織執(zhí)行。根據(jù)ASME超聲檢查的能力驗(yàn)證內(nèi)容，筆者對(duì)ASME驗(yàn)證體系內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)，即從檢測規(guī)程、人員考核、鑒定試驗(yàn)三個(gè)方面進(jìn)行概述。

1.1 檢測規(guī)程

ASME要求在檢測規(guī)程中必須明確要進(jìn)行驗(yàn)證的部件的基本參數(shù)，如厚度、直徑、產(chǎn)品屬性等，規(guī)定影響檢測驗(yàn)證的設(shè)備方面的基本要素，如探頭、超聲探傷和定量的校準(zhǔn)方法等，并規(guī)定缺陷驗(yàn)收準(zhǔn)則等。

1.2 人員考核

ASME XI卷中對(duì)人員考核有嚴(yán)格的體系要求，并分三大類進(jìn)行具體的闡述，即目視檢查、表面性檢查、體積性檢查。從人員考核內(nèi)容、培訓(xùn)機(jī)構(gòu)、證書頒發(fā)方面分別進(jìn)行了規(guī)定，并單獨(dú)提出了核電站蒸汽發(fā)生器進(jìn)行渦流檢測工作人員的考核要求，在其附錄中又對(duì)超聲檢測人員具體考核要求進(jìn)行了規(guī)定。

1.3 鑒定試驗(yàn)

ASME中要求需進(jìn)行鑒定試驗(yàn)的項(xiàng)目為超聲檢查，對(duì)其它檢驗(yàn)方法的鑒定試驗(yàn)要求暫未規(guī)定。從試驗(yàn)試塊、缺陷定量加工、檢測規(guī)程基本要素、重新鑒定試驗(yàn)要求、基本要素容限、驗(yàn)收準(zhǔn)則等進(jìn)行了規(guī)定，為超聲檢查的能力驗(yàn)證提供了較好的原則性指導(dǎo)。

2 ENIQ能力驗(yàn)證體系

與ASME能力驗(yàn)證體系相比，ENIQ 的內(nèi)容更為具體、詳細(xì)、系統(tǒng)化，適用范圍更為廣泛，歐洲各國在ENIQ 能力驗(yàn)證體系指導(dǎo)下，逐步建立了自己的能力驗(yàn)證體系。作者將從以下幾個(gè)方面分別闡述ENIQ 能力驗(yàn)證體系內(nèi)容。

2.1 ENIQ 能力驗(yàn)證體系的產(chǎn)生

1992年，歐洲各國核電運(yùn)行商，聯(lián)合核電站制造商、工程公司、服務(wù)承包商和研發(fā)機(jī)構(gòu)等，成立了“歐洲檢驗(yàn)和能力驗(yàn)證聯(lián)盟”（ENIQ），其目的在于為歐洲各國核電站無損檢查能力驗(yàn)證和風(fēng)險(xiǎn)指引型在役檢查（RI－ISI）提供系統(tǒng)性的指導(dǎo)，最終提高無損檢測技術(shù)的可靠性，保證歐洲各國核電站的運(yùn)行安全。

ENIQ 有兩個(gè)工作組，其中之一為能力驗(yàn)證工作組（TGQ），主要負(fù)責(zé)處理能力驗(yàn)證問題；另外一個(gè)為風(fēng)險(xiǎn)指引工作組（TGR），主要處理風(fēng)險(xiǎn)指引型在役檢查問題。在能力驗(yàn)證方面，TGQ 主要目的是在歐洲層面上協(xié)調(diào)和管理專業(yè)技術(shù)和資源，針對(duì)核級(jí)部件形成一套用于評(píng)估和驗(yàn)證在役檢查無損檢測技術(shù)和程序的框架，并在后續(xù)出版了《無損檢測能力驗(yàn)證歐洲方法論》（EQMD）。該無方法論為無損檢測能力驗(yàn)證提供了原則性的指導(dǎo)，至今該方法論文件已發(fā)布了三版，在整個(gè)歐洲已被廣泛應(yīng)用，并且獲得了相當(dāng)多的來自實(shí)際應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)反饋［3］。

2.2 ENIQ 能力驗(yàn)證體系的驗(yàn)證原則

2.2.1 ENIQ 能力驗(yàn)證一般原則

ENIQ 能力驗(yàn)證體系中規(guī)定了一般原則，即能力驗(yàn)證活動(dòng)兩個(gè)基本活動(dòng)。

技術(shù)論證：定義為涉及對(duì)證明檢查有效性的所有證據(jù)進(jìn)行匯總，包括：先前的檢查應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)學(xué)模型和物理論證等。詳細(xì)規(guī)定了技術(shù)論證的組成；各影響要素的篩選、處理原則；先前經(jīng)驗(yàn)反饋、數(shù)學(xué)模型使用原則等。

實(shí)操考試（盲測試驗(yàn)和明測試驗(yàn)）：定義為在簡化的或具有代表性的類似于待檢部件的試驗(yàn)試件上進(jìn)行。詳細(xì)規(guī)定了盲測試驗(yàn)和明測試驗(yàn)用途，對(duì)缺陷的選取、類別進(jìn)行了原則性的規(guī)定。

2.2.2 ENIQ 能力驗(yàn)證方法

ENIQ 能力驗(yàn)證體系中對(duì)能力驗(yàn)證方法基本原則進(jìn)行了規(guī)定［3］，從三個(gè)方面進(jìn)行闡述，即：

（1）能力驗(yàn)證級(jí)別

ENIQ 中根據(jù)下列要素對(duì)能力驗(yàn)證級(jí)別進(jìn)行了分類：核級(jí)部件的安全重要性；確保部件結(jié)構(gòu)完整性檢查的作用；能力驗(yàn)證的成本與負(fù)擔(dān)；與檢查或檢查結(jié)果的應(yīng)用相關(guān)的任何不確定或未知因素。

待能力驗(yàn)證級(jí)別確定后，即可決定采取何種能力驗(yàn)證，即是否采用技術(shù)論證，明測或盲測試驗(yàn)等。ENIQ 針對(duì)能力驗(yàn)證級(jí)別的分類特別地編寫了一個(gè)推薦實(shí)踐文件，較為清晰地對(duì)能力驗(yàn)證級(jí)別的確定提供了指導(dǎo)。

（2）設(shè)備／無損檢測程序的驗(yàn)證

ENIQ 中提出了對(duì)于檢查設(shè)備／無損檢測程序的驗(yàn)證采用技術(shù)論證或者明測試驗(yàn)的方法，有時(shí)二者均采用。方法論中對(duì)設(shè)備的驗(yàn)證提出了一方面要滿足適用的無損檢測規(guī)范要求，另一方面要對(duì)影響設(shè)備性能的關(guān)鍵要素進(jìn)行篩選，并對(duì)關(guān)鍵要素相關(guān)影響進(jìn)行驗(yàn)證。對(duì)檢測程序的驗(yàn)證方面也提出相應(yīng)的指導(dǎo)意見，也強(qiáng)調(diào)了對(duì)影響無損檢查程序的關(guān)鍵要素進(jìn)行驗(yàn)證的要求。

（3）人員驗(yàn)證

ENIQ 對(duì)人員驗(yàn)證方法提出了三條途徑：通過國家無損檢測人員資質(zhì)認(rèn)證方案的證書；理論考試和／或明測試驗(yàn)考試；盲測試驗(yàn)測試，并且上述途徑可以組合使用。

2.3 ENIQ 能力驗(yàn)證體系的實(shí)踐流程

在規(guī)定了ENIQ 能力驗(yàn)證體系的驗(yàn)證原則后，ENIQ 也提出了能力驗(yàn)證的實(shí)踐流程，對(duì)能力驗(yàn)證的重要步驟進(jìn)行了規(guī)定：

（1）準(zhǔn)備能力驗(yàn)證檔案：能力驗(yàn)證檔案至少包含輸入信息、技術(shù)論證、驗(yàn)證程序、驗(yàn)證結(jié)果。

（2）輸入信息：輸入信息中至少包括無損檢測部件的詳細(xì)描述；待測缺陷的類型、大小、方向、位置和形態(tài)；缺陷的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)；驗(yàn)證級(jí)別；程序、設(shè)備和人員的要求。

（3）驗(yàn)證程序（執(zhí)行驗(yàn)證）：能力驗(yàn)證機(jī)構(gòu)根據(jù)驗(yàn)證程序執(zhí)行驗(yàn)證，在驗(yàn)證過程中必須根據(jù)輸入信息進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)證活動(dòng)，并與核電運(yùn)營商保持溝通，隨時(shí)反饋驗(yàn)證活動(dòng)中發(fā)現(xiàn)的各種問題，并實(shí)時(shí)提供評(píng)估驗(yàn)證結(jié)果。

（4）能力驗(yàn)證結(jié)論：根據(jù)驗(yàn)證過程中形成的所有數(shù)據(jù)和結(jié)果，核電運(yùn)營商及監(jiān)管機(jī)構(gòu)得出能力驗(yàn)證結(jié)論。

3 國內(nèi)核電站能力驗(yàn)證實(shí)踐

目前我國在運(yùn)的核電站有自主設(shè)計(jì)的秦山一期、二期工程，從法國引進(jìn)的壓水堆二代技術(shù)的大亞灣核電站，以及自主研發(fā)的二代加核電站，如：嶺澳一期、二期工程、陽江核電站等，在建的三代核電站，分別為三門AP1000工程、臺(tái)山EPR 工程等。從已經(jīng)實(shí)施的能力驗(yàn)證來看，采用的能力驗(yàn)證主要依據(jù)為ASME與RSE－M1997中相關(guān)的要求。下面將簡單闡述這兩種能力驗(yàn)證實(shí)踐。

3.1 以RSE－M 為基準(zhǔn)的能力驗(yàn)證實(shí)踐

RSE－M 規(guī)范由法國AFCEN（法國核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則協(xié)會(huì)）出版，其中能力驗(yàn)證內(nèi)容較為全面，主要對(duì)能力驗(yàn)證相關(guān)的原則性要求進(jìn)行規(guī)定。結(jié)合ENIQ 方法論來看，二者在總體思路與基本內(nèi)容上有較好的一致性，故國內(nèi)在引進(jìn)法國壓水堆核電技術(shù)后，在役檢查無損檢測能力驗(yàn)證自然就采用了RSE－M 規(guī)范的要求，同時(shí)考慮了ENIQ 方法論文件指導(dǎo)方法，特別是明測和盲測試驗(yàn)相關(guān)的要求。RSE－M 規(guī)范清晰地規(guī)定了能力驗(yàn)證分類，這個(gè)與ENIQ 的能力驗(yàn)證級(jí)別具有一定的相似性，即從部件的安全重要性及缺陷發(fā)生的概率來進(jìn)行分類，共分為三大類分別為［4］：

（1）常規(guī)驗(yàn)證

常規(guī)驗(yàn)證的目的是根據(jù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)狀況信息的認(rèn)知，說明無損檢測技術(shù)和工藝的性能；適用于一些安全裕度較大的部件，而且從設(shè)計(jì)上考慮或以往運(yùn)行狀況表明從沒有發(fā)生過缺陷的部件。

（2）綜合驗(yàn)證

用相應(yīng)的在役檢查技術(shù)演示對(duì)設(shè)計(jì)預(yù)測缺陷的檢測、定位和定量能力，適用于根據(jù)從設(shè)計(jì)概率分析結(jié)果或國際經(jīng)驗(yàn)反饋，被懷疑可能出現(xiàn)缺陷的部件。

（3）特殊驗(yàn)證

提供各種證據(jù)證明對(duì)規(guī)定類型缺陷的檢測能力，定位和定性能力等適用于一些已經(jīng)確認(rèn)產(chǎn)生過缺陷的部件。

已經(jīng)采用該規(guī)范完成能力驗(yàn)證的為嶺澳核電站二期工程役前和在役檢查能力驗(yàn)證，共進(jìn)行了50項(xiàng)能力驗(yàn)證項(xiàng)目，并全部順利通過，這是國內(nèi)首次自主組織進(jìn)行的能力驗(yàn)證。

在能力驗(yàn)證流程中，仍然借鑒了ENIQ 體系中的要求，以其中的特殊驗(yàn)證項(xiàng)目能力驗(yàn)證流程圖為例展示能力驗(yàn)證實(shí)施的過程步驟，如圖1所示。而對(duì)于常規(guī)驗(yàn)證，無需進(jìn)行明測及盲測試驗(yàn)，直接采用檢查程序的技術(shù)論證即可完成能力驗(yàn)證；對(duì)于綜合驗(yàn)證采用技術(shù)論證及明測試驗(yàn)來驗(yàn)證設(shè)備性能、檢查程序即可。

應(yīng)用RSE－M 規(guī)范的臺(tái)山EPR 三代核電工程，也在開展役前與在役檢查能力驗(yàn)證工作，由于EPR在設(shè)備設(shè)計(jì)上與嶺澳CPR1000存在較大的改變，其能力驗(yàn)證除了一部分可以沿用嶺澳已經(jīng)驗(yàn)證過的考核結(jié)果外，其它項(xiàng)目仍需要重新組織驗(yàn)證；在新的驗(yàn)證項(xiàng)目中，由于RSE－M 本身在能力驗(yàn)證過程中無詳細(xì)的考核要求，因此臺(tái)山EPR 無損檢測能力驗(yàn)證參考了EDF（法國電力公司）旗下的壓水堆核電站能力驗(yàn)證相關(guān)的考核要求，同時(shí)也借鑒了芬蘭OL3 EPR 在役檢查無損檢查能力驗(yàn)證結(jié)果，但具體驗(yàn)證實(shí)踐步驟與嶺澳二期的基本相同，這里不再贅述。

3.2 以ASME為基準(zhǔn)的能力驗(yàn)證實(shí)踐

根據(jù)現(xiàn)有資料的了解，三門AP1000工程役前與在役檢查能力驗(yàn)證主要以ASME 能力驗(yàn)證要求為基準(zhǔn)，參照ASME XI卷附錄VII、附錄VIII及其補(bǔ)充規(guī)定開展能力驗(yàn)證工作。在實(shí)施過程中，由國家核安全局（NNSA）監(jiān)督下的華北站開展AP1000能力驗(yàn)證的整個(gè)方案的評(píng)審，目前該能力驗(yàn)證方案已得到了核安全局的批準(zhǔn)。

在能力驗(yàn)證項(xiàng)目中，ASME XI卷只對(duì)超聲、渦流檢查項(xiàng)目的能力驗(yàn)證進(jìn)行了規(guī)定，因此AP1000的能力驗(yàn)證項(xiàng)目除了超聲、渦流之外，還根據(jù)國內(nèi)二代加壓水堆核電在役檢查能力驗(yàn)證的經(jīng)驗(yàn)反饋，以及三代核電自身技術(shù)特點(diǎn)，增加了一些檢查項(xiàng)目的能力驗(yàn)證。

在能力驗(yàn)證分類中，由于ASME沒有相關(guān)的分類要求，故借鑒了RSE－M 能力驗(yàn)證分類的原則進(jìn)行無損檢測的驗(yàn)證分類。其分類原則與上文敘述一致，不再詳述。

在能力驗(yàn)證流程中，由于ASME對(duì)能力驗(yàn)證的技術(shù)論證、試塊、明測或盲測都沒有具體的規(guī)定，因此也借鑒了ENIQ 能力驗(yàn)證體系中的要求，具體的能力驗(yàn)證流程如圖1所示。在實(shí)施過程中，由美國無損檢測驗(yàn)證機(jī)構(gòu)美國電力研究院無損檢測中心給予技術(shù)支持。

圖1 能力驗(yàn)證流程

4 國內(nèi)核電站能力驗(yàn)證體系的發(fā)展方向

根據(jù)上文闡述的國內(nèi)核電站能力驗(yàn)證實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)反饋以及個(gè)人對(duì)目前無損檢測能力驗(yàn)證現(xiàn)狀的認(rèn)知來看，我國核電站能力驗(yàn)證體系還存在以下一些問題：

（1）能力驗(yàn)證適用的法規(guī)與規(guī)范

目前國內(nèi)采用的規(guī)范有ASME 及RSE－M 規(guī)范，而這兩種規(guī)范對(duì)能力驗(yàn)證的要求并不是非常全面，ASME 僅僅對(duì)超聲和渦流檢測提出了驗(yàn)證要求，RSE－M 對(duì)驗(yàn)證試驗(yàn)（明測與盲測試驗(yàn)）的規(guī)定非常少，具體實(shí)踐時(shí)還要參照ENIQ 方法論的相關(guān)要求，因此完全按照這兩種規(guī)范進(jìn)行能力驗(yàn)證，無法保證在役檢查無損檢測手段的可靠性；而ENIQ 又是歐洲能力驗(yàn)證體系的指導(dǎo)性方法論，從法律層面上來講，并不能完全直接用來指導(dǎo)國內(nèi)能力驗(yàn)證。因此，隨著后續(xù)核電站的建設(shè)步伐加大，開展自主能力驗(yàn)證適用的法規(guī)與規(guī)范與能力驗(yàn)證體系建設(shè)已是當(dāng)務(wù)之急。

（2）能力驗(yàn)證試塊與缺陷加工

根據(jù)臺(tái)山EPR 能力驗(yàn)證實(shí)踐過程來看，對(duì)于驗(yàn)證類別高的能力驗(yàn)證試塊與缺陷加工，國內(nèi)制造商及相關(guān)的驗(yàn)證機(jī)構(gòu)還無法完成，都要送到國外進(jìn)行加工，其耗費(fèi)的人力、財(cái)力巨大，需要的時(shí)間也很長，因此成立專門的無損檢測能力驗(yàn)證機(jī)構(gòu)，專注于能力驗(yàn)證過程中技術(shù)問題的解決是解決此類問題的方法。

（3）能力驗(yàn)證試驗(yàn)室建設(shè)

從能力驗(yàn)證實(shí)踐結(jié)果來看，重要的無損檢測技術(shù)能力驗(yàn)證的通過必須進(jìn)行大量的試驗(yàn)，在試驗(yàn)中找到提高檢測技術(shù)的各種方法。就檢測技術(shù)本身而言，任何一項(xiàng)無損檢測技術(shù)真正應(yīng)用于實(shí)踐都必須在試驗(yàn)室中進(jìn)行大量的操作試驗(yàn)，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。而目前國內(nèi)開展無損檢測技術(shù)研究的試驗(yàn)室非常少，學(xué)校等教育機(jī)構(gòu)由于經(jīng)費(fèi)問題一般僅限于基本理論的研究，企業(yè)試驗(yàn)室建設(shè)也是剛剛起步，后續(xù)應(yīng)該加大此類試驗(yàn)室的建設(shè)。

（4）能力驗(yàn)證機(jī)構(gòu)

國內(nèi)正式的能力驗(yàn)證機(jī)構(gòu)還未成立，已開展的能力驗(yàn)證都是在核安全局監(jiān)管下組織國內(nèi)無損檢測領(lǐng)域的專家開展能力驗(yàn)證工作，由于受到核電技術(shù)路線的限制、能力驗(yàn)證方案的復(fù)雜、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)不全等因素的影響，實(shí)際工作開展比較緩慢也比較困難。目前也有部分無損檢測工作人員建議成立我國自主能力驗(yàn)證中心［5］，筆者認(rèn)為盡早完成自主能力驗(yàn)證中心的建設(shè)，將有助于推動(dòng)能力驗(yàn)證的實(shí)施。

5 結(jié)語

根據(jù)ASME 與ENIQ 能力驗(yàn)證體系的相關(guān)內(nèi)容分析，結(jié)合國內(nèi)核電站能力驗(yàn)證的實(shí)踐過程，總結(jié)了國內(nèi)核電站能力驗(yàn)證過程的相關(guān)問題。對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行了初步的探討，以期望對(duì)國內(nèi)無損檢測能力驗(yàn)證體系的發(fā)展提供一些參考。

［1］ 張躍，孫海濤.對(duì)開展在役檢查無損檢驗(yàn)驗(yàn)證若干問題的考慮和探討［J］.核安全，2009，1（1）：46－49.

［2］ ASME XI卷 核電廠部件在役檢查規(guī)則［S］.

［3］ EQMD 無損檢測能力驗(yàn)證歐洲方法論（第三版）.

［4］ RSE－M2010壓水堆核島機(jī)械部件在役檢查導(dǎo)則［S］.

［5］ 鐘志民.核電站在役檢查無損檢測鑒定的現(xiàn)狀及發(fā)展，無損檢測［J］.2010，32（5）：385－389.