船用核動(dòng)力裝置定期安全審查機(jī)制研究

馬占軍 陸古兵 葉博書(shū) 王飛 朱利文

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

摘 要：國(guó)內(nèi)外核電廠已經(jīng)逐步開(kāi)展了定期安全審查工作，定期安全審查已經(jīng)成為民用核安全法規(guī)的一項(xiàng)制度和基本要求，對(duì)確保整個(gè)使用壽命內(nèi)保持高水平安全起到了積極作用。有必要借鑒核電廠監(jiān)管模式，該文主要是以老化管理為基礎(chǔ)研究船用核動(dòng)力裝置定期安全審查方法，全面了解、掌握船用核動(dòng)力裝置安全重要系統(tǒng)設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)，及時(shí)采取有效措施保持或恢復(fù)安全重要系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計(jì)安全功能，為船用核動(dòng)力裝置的安全使用提供保證。

關(guān)鍵詞：船用核動(dòng)力裝置 定期安全審查 老化管理 審查方法

中圖分類號(hào)：U664 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）03（a）-0098-04

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、分析計(jì)算方法的發(fā)展、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累，核電廠設(shè)計(jì)技術(shù)飛速發(fā)展，安全標(biāo)準(zhǔn)、安全要求也有較大提高，逐步提出了定期安全評(píng)價(jià)與審查要求。根據(jù)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）定義，定期安全審查（PSR）是指為了處理老化、改造、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)發(fā)展和選址方面的累積效應(yīng)每隔一定時(shí)間對(duì)現(xiàn)有設(shè)施（或活動(dòng)）的安全進(jìn)行的系統(tǒng)性再評(píng)定，目的是確保在設(shè)施（或活動(dòng)）的整個(gè)使用壽命內(nèi)保持高水平安全。PSR是對(duì)常規(guī)審查和專門(mén)審查的補(bǔ)充，已經(jīng)成為核安全法規(guī)的一項(xiàng)制度和基本要求。

我國(guó)正在運(yùn)行的一代船用核動(dòng)力裝置均已接近壽命末期，都面臨著不同程度的老化問(wèn)題，經(jīng)歷了多次修理，核動(dòng)力裝置的技術(shù)狀態(tài)發(fā)生了較大改變。另外隨著船用核動(dòng)力裝置使用強(qiáng)度加大，核動(dòng)力裝置長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，也暴露了部分技術(shù)要求與實(shí)際運(yùn)行差別大的問(wèn)題。此外，隨著科技進(jìn)步、分析計(jì)算手段發(fā)展、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)積累，其安全標(biāo)準(zhǔn)、安全要求也有所改變。

綜上所述，有必要通過(guò)研究，提供一種實(shí)用的審查方法，對(duì)運(yùn)行船用核動(dòng)力裝置實(shí)施定期安全審查制度，全面了解、掌握船用核動(dòng)力裝置安全重要系統(tǒng)設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)，針對(duì)安全隱患提出糾正措施，及時(shí)采取有效措施保持或恢復(fù)安全重要系統(tǒng)設(shè)備原設(shè)計(jì)安全功能，為船用核動(dòng)力裝置的安全使用提供保證。也可以直接指導(dǎo)檢查、改換裝和針對(duì)性維修等工作。定期安全審查可以作為技術(shù)保障及核安全管理的重要組成部分。

1 船用核動(dòng)力裝置定期安全審查方法及思路

如何針對(duì)船用核動(dòng)力裝置運(yùn)行實(shí)際開(kāi)展定期安全審查，采用何種技術(shù)或方法來(lái)開(kāi)展定期安全審查，目前還沒(méi)有相應(yīng)的審查方法和標(biāo)準(zhǔn)可供使用。由于缺少國(guó)內(nèi)外船用核動(dòng)力裝置定期安全審查的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，在借鑒核安全導(dǎo)則HAD103/11和核電站定期安全審查經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)船用核動(dòng)力裝置安全運(yùn)行和可用性的重要度或貢獻(xiàn)，同時(shí)參考核電站在定期安全審查方面的經(jīng)驗(yàn)，初步篩選出定期安全審查的對(duì)象。在確定審查對(duì)象和評(píng)價(jià)深度后，根據(jù)具體審查對(duì)象的特點(diǎn)，研究和確定對(duì)各具體對(duì)象的審查內(nèi)容、方法或手段，保證審查內(nèi)容的有效性以及審查方法或手段的可操作性。

2 船用核動(dòng)力裝置定期安全審查機(jī)制

該節(jié)以老化管理審查為例對(duì)船用核動(dòng)力裝置定期安全審查進(jìn)行探索。老化是指設(shè)備的物理特性隨著使用時(shí)間和使用周期的延長(zhǎng)而不斷發(fā)生變化的過(guò)程。因?yàn)樵O(shè)備的老化，法國(guó)核電廠曾發(fā)生過(guò)壓力容器頂蓋貫穿件的應(yīng)力腐蝕破裂和蒸汽發(fā)生器傳熱管支撐板的損傷。由此引發(fā)的核安全問(wèn)題在國(guó)內(nèi)外受到高度的重視。

老化管理對(duì)核動(dòng)力裝置的安全運(yùn)行非常重要，其重要性在于通過(guò)老化管理，長(zhǎng)期有效地跟蹤、監(jiān)測(cè)核動(dòng)力裝置安全重要設(shè)備的狀態(tài)，并且可以用各種可量化的信息、可采集的數(shù)據(jù)來(lái)描述設(shè)備是否能夠完成其功能，是否發(fā)生了由于老化引起的功能降級(jí)，進(jìn)而為設(shè)備的檢修管理提供基于老化機(jī)理的理論依據(jù)。

老化管理是船用核動(dòng)力裝置定期安全審查的主要內(nèi)容之一，其審查的目的主要是確定船用核動(dòng)力裝置是否有系統(tǒng)、有效的老化管理大綱，是否對(duì)船用核動(dòng)力裝置的老化進(jìn)行著有效的管理，是否存在限制核動(dòng)力裝置服役壽限的特性。對(duì)于運(yùn)行在中后期的核動(dòng)力裝置，老化管理更是定期安全審查的重點(diǎn)。

2.1 準(zhǔn)備工作

在老化管理審查工作正式啟動(dòng)之前，應(yīng)首先具備老化審查工作開(kāi)展的先決條件。這些條件包括：

（1）實(shí)施對(duì)象已組織有關(guān)人員確定了定期安全審查的總范圍、目標(biāo)、內(nèi)容、基本原則、要求和日程安排及指導(dǎo)性文件。

（2）實(shí)施對(duì)象已組織有關(guān)人員編寫(xiě)了安全審查大綱、制定了定期安全審查的實(shí)施方案與計(jì)劃等船用核動(dòng)力裝置定期安全審查文件。

（3）實(shí)施對(duì)象與相關(guān)業(yè)務(wù)單位協(xié)商、征求意見(jiàn)后已確定船用核動(dòng)力裝置定期安全審查的方法、方式和組織、實(shí)施形式，成立了定期安全審查管理組，管理組由實(shí)施對(duì)象組織和協(xié)調(diào)，可邀請(qǐng)外單位技術(shù)干部或?qū)＜覅⒓印?/p>

（4）在定期安全審查管理組的領(lǐng)導(dǎo)下建立了老化管理審查技術(shù)組，技術(shù)組人員主要由長(zhǎng)期從事老化管理工作且熟悉老化管理的技術(shù)人員組成，可從其他單位邀請(qǐng)業(yè)務(wù)能力強(qiáng)，有豐富老化管理經(jīng)驗(yàn)的專家參加。

（5）已編制船用核動(dòng)力裝置老化管理審查的指導(dǎo)文件，該指導(dǎo)文件是對(duì)前面定期安全審查確定的總的指導(dǎo)性文件的細(xì)化。

（6）老化管理技術(shù)組已編制詳細(xì)的老化管理審查行動(dòng)計(jì)劃，該計(jì)劃是針對(duì)老化管理審查制定的審查目標(biāo)、內(nèi)容、要求和日程安排，是對(duì)前面定期安全審查確定的總的審查計(jì)劃的細(xì)化。

（7）老化管理技術(shù)組已準(zhǔn)備好定期安全審查的技術(shù)文件，該技術(shù)文件包括審查的具體內(nèi)容、審查方法、參考基準(zhǔn)和記錄表格等。

（8）對(duì)老化管理審查的任務(wù)進(jìn)行分配，確定各項(xiàng)審查的參加人員。

老化管理審查的上述準(zhǔn)備工作完成后，按技術(shù)組制定的審查計(jì)劃全面實(shí)施船用核動(dòng)力裝置老化管理的定期安全審查。

2.2 全面實(shí)施

根據(jù)老化管理審查的內(nèi)容和性質(zhì)不同，船用核動(dòng)力裝置老化管理審查可分為兩個(gè)方面的工作：老化管理工作審查；裝置老化狀況及檢測(cè)技術(shù)審查。

第一，老化管理工作審查主要審查以下7個(gè)方面的內(nèi)容。

（1）老化管理大綱。

老化管理大綱是管理單位制定的能有效、全面管理船用核動(dòng)力裝置系統(tǒng)、設(shè)備和部件老化問(wèn)題的大綱，是開(kāi)展核動(dòng)力裝置老化管理的總體性文件，用以指導(dǎo)和協(xié)調(diào)老化管理的相關(guān)活動(dòng)。

老化管理大綱應(yīng)具備的內(nèi)容有以下幾種。

①老化管理所依據(jù)的法規(guī)、規(guī)范、導(dǎo)則和標(biāo)準(zhǔn)。

②老化管理大綱的模型和實(shí)施步驟。

③老化管理的組織結(jié)構(gòu)。

④老化管理大綱與現(xiàn)有管理大綱和程序的關(guān)系。

⑤老化管理數(shù)據(jù)收集、記錄保存和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的要求。

⑥老化管理設(shè)備篩選原則。

⑦老化機(jī)理分析的技術(shù)要求等。

老化管理大綱審查應(yīng)確定是否有系統(tǒng)、有效的老化管理大綱，并評(píng)估現(xiàn)有老化管理大綱和程序?qū)Υ煤藙?dòng)力裝置老化管理的適用性。

（2）老化管理制度、標(biāo)準(zhǔn)審查。

核動(dòng)力裝置的老化管理具有長(zhǎng)期性和持久性的特點(diǎn)，需要有一套科學(xué)的管理方法和制度。該項(xiàng)審查首先確定核動(dòng)力裝置的老化管理是否有一套完善的制度規(guī)定，并對(duì)這些制度和規(guī)定的適用性進(jìn)行評(píng)估，對(duì)老化管理參考的標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)規(guī)范的適用性進(jìn)行審查。

（3）老化管理技術(shù)、措施和方案的審查。

該項(xiàng)審查的目的是確定核動(dòng)力裝置的老化管理技術(shù)、措施和方法是否有效和適用。確認(rèn)是否采取了下列老化管理措施來(lái)實(shí)現(xiàn)有效的老化劣化控制：

①是否在運(yùn)行準(zhǔn)則內(nèi)運(yùn)行。

②按照適當(dāng)?shù)囊筮M(jìn)行檢查和監(jiān)測(cè)。

③按照適當(dāng)?shù)臏?zhǔn)則評(píng)價(jià)觀測(cè)到的老化劣化，以評(píng)價(jià)完整性和功能能力。

④及時(shí)進(jìn)行維修（部件修理或更換），以防止或糾正不可接受的老化。

（4）老化管理信息記錄審查。

老化管理對(duì)數(shù)據(jù)的歷史記錄有很強(qiáng)的依賴性，應(yīng)有專門(mén)的管理程序?qū)?shù)據(jù)收集和記錄保存提出總體性的要求。老化管理所需要的數(shù)據(jù)可以分為原始數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)和維修數(shù)據(jù)等。

①原始數(shù)據(jù)：反映老化管理設(shè)備在設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試階段的狀況。

②運(yùn)行數(shù)據(jù)：反映老化管理設(shè)備的運(yùn)行狀況以及可用性試驗(yàn)和失效情況。

③維修數(shù)據(jù)：反映老化管理設(shè)備的監(jiān)測(cè)和維修狀況。

設(shè)備的復(fù)雜程度不同，數(shù)據(jù)收集和記錄保存的具體要求和做法會(huì)有所不同，但都應(yīng)顧及對(duì)上述三類數(shù)據(jù)信息的管理。

設(shè)備老化管理信息記錄除包括上述三類數(shù)據(jù)外，還應(yīng)包括：老化機(jī)理分析、老化評(píng)價(jià)資料、管理類文件、歷次審查資料等。

（5）老化管理外部經(jīng)驗(yàn)審查。

該項(xiàng)審查用來(lái)評(píng)價(jià)核動(dòng)力裝置運(yùn)行管理部門(mén)對(duì)外部老化管理經(jīng)驗(yàn)的利用情況。來(lái)自其它核動(dòng)力裝置或非核動(dòng)力裝置的老化管理經(jīng)驗(yàn)及一些研究成果能夠幫助解決在老化管理中遇到的一些問(wèn)題。

（6）老化管理范圍審查。

核動(dòng)力裝置設(shè)備種類繁雜，合理地選擇老化管理的范圍十分必要。在確定老化管理研究、分析、評(píng)估的設(shè)備時(shí)，應(yīng)遵循安全性、經(jīng)濟(jì)性和可更換性的原則，所選擇的設(shè)備重點(diǎn)著眼于核動(dòng)力裝置安全重要設(shè)備，這些設(shè)備對(duì)核動(dòng)力裝置的安全性有著重要影響，不可更換或更換代價(jià)巨大。除了安全重要設(shè)備外，對(duì)核動(dòng)力裝置的經(jīng)濟(jì)性和壽命有重要影響的非安全重要設(shè)備也應(yīng)納入老化管理的范圍。

該項(xiàng)審查的目的是確認(rèn)所列的老化管理清單是否涵蓋了所有的安全重要設(shè)備，是否涵蓋了對(duì)經(jīng)濟(jì)性和核動(dòng)力裝置壽命有重要影響的所有設(shè)備。

（7）使用單位對(duì)老化管理工作的認(rèn)識(shí)。

該項(xiàng)審查主要是檢查運(yùn)行管理人員對(duì)核動(dòng)力裝置老化管理的重視程度和理解深度，對(duì)設(shè)備老化有關(guān)現(xiàn)象的了解程度，對(duì)系統(tǒng)、設(shè)備和部件的實(shí)際狀態(tài)、老化影響和實(shí)際安全裕度的了解程度。

第二，對(duì)裝置老化狀況及檢測(cè)技術(shù)的審查主要包括以下4個(gè)方面的內(nèi)容。

（1）裝置老化狀況審查。

該項(xiàng)審查主要是確定核動(dòng)力裝置的老化程度，清楚地了解設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)，為安全分析和確定是否需要維修和更換提供參考。

（2）裝置老化機(jī)理審查。

核動(dòng)力老化管理的切入點(diǎn)是老化機(jī)理的研究。進(jìn)行設(shè)備老化機(jī)理分析，首先應(yīng)在廣泛調(diào)研設(shè)備設(shè)計(jì)資料的基礎(chǔ)上，對(duì)設(shè)備的基本狀況進(jìn)行全面描述，包括設(shè)備功能、設(shè)計(jì)所遵循的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)、主要設(shè)計(jì)參數(shù)和運(yùn)行工況、設(shè)備結(jié)構(gòu)描述、主要結(jié)構(gòu)材料等；其次應(yīng)查閱設(shè)備制造、安裝、調(diào)試、運(yùn)行、維修記錄，形成重要文件描述，在制造過(guò)程中的重大不符合項(xiàng)以及運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的故障往往會(huì)對(duì)設(shè)備的壽命產(chǎn)生影響，應(yīng)予以記載；根據(jù)設(shè)備的材料特性、使用工況和環(huán)境條件，借鑒內(nèi)外部經(jīng)驗(yàn)反饋進(jìn)行老化機(jī)理分析。

分析時(shí)應(yīng)視設(shè)備結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度將設(shè)備進(jìn)行零部件級(jí)的細(xì)分，對(duì)每一部件應(yīng)以表單化結(jié)構(gòu)分析該部件潛在的老化機(jī)理、老化是否會(huì)導(dǎo)致部件失效、部件失效對(duì)執(zhí)行設(shè)計(jì)功能的影響、論述需要對(duì)該部件進(jìn)行老化管理與否的理由、對(duì)該部件老化的監(jiān)測(cè)方法，具備條件時(shí)還應(yīng)給出老化狀態(tài)指標(biāo)；最后對(duì)按部件篩選所得老化機(jī)理進(jìn)行排序，給出需要重點(diǎn)關(guān)注的老化機(jī)理。

（3）老化檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用審查。

對(duì)設(shè)備進(jìn)行老化檢測(cè)應(yīng)首先確定設(shè)備的老化狀態(tài)指標(biāo)。狀態(tài)指標(biāo)就是對(duì)設(shè)備老化劣化有效監(jiān)測(cè)的可測(cè)量參數(shù)，它給出所觀察設(shè)備的性能和物理狀態(tài)，同時(shí)還可用于判斷設(shè)備在觀察之后的一段時(shí)間內(nèi)完成其特定功能的能力。

核動(dòng)力裝置老化檢測(cè)應(yīng)選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)、程序及相應(yīng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)或方法等，制定合理的數(shù)據(jù)采集周期，采集用于評(píng)估設(shè)備老化狀態(tài)的數(shù)據(jù)。對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，確定設(shè)備的執(zhí)行能力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)重大老化。

該項(xiàng)審查主要是對(duì)上述工作中采用的技術(shù)、方法、周期等進(jìn)行驗(yàn)證、評(píng)價(jià)，以改善運(yùn)行管理部門(mén)在老化檢測(cè)技術(shù)方面的工作。

（4）設(shè)備老化對(duì)裝置安全運(yùn)行的影響審查。

溯源設(shè)備及其所用材料的歷史數(shù)據(jù)資料，結(jié)合檢測(cè)所得到的當(dāng)前數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)備老化狀況進(jìn)行綜合性分析和評(píng)價(jià)，根據(jù)設(shè)備的可接受準(zhǔn)則和所需要的安全裕度，確定設(shè)備目前的老化對(duì)安全運(yùn)行的影響。條件允許的話，可給出設(shè)備剩余壽期。

2.3 審查后的相關(guān)工作

在上述所有工作完成后，技術(shù)組整理審查中的記錄文件，對(duì)老化管理審查工作進(jìn)行綜合和總結(jié)，對(duì)不符合項(xiàng)給出及時(shí)、詳細(xì)、合理的糾正行動(dòng)方案。通常糾正行動(dòng)包括兩類：臨時(shí)糾正行動(dòng)和長(zhǎng)期糾正行動(dòng)。制定糾正行動(dòng)方案應(yīng)遵循以下基本要求。

（1）所制定的糾正行動(dòng)應(yīng)是具體的，有針對(duì)性的，避免出現(xiàn)過(guò)于一般化的描述，以致糾正行動(dòng)難以落實(shí)。如要求避免使用如“加強(qiáng)”等字眼。此外，還要求糾正行動(dòng)必須有負(fù)責(zé)單位和完成日期。

（2）所制定的糾正行動(dòng)應(yīng)是可操作的，可以在實(shí)際中付諸實(shí)施，不應(yīng)提出要求過(guò)高的或脫離實(shí)際的糾正行動(dòng)，這包括糾正行動(dòng)期限的制定也應(yīng)是合理的。

（3）所制定的糾正行動(dòng)應(yīng)是可檢查的。為了便于糾正行動(dòng)得到有效驗(yàn)證，要求糾正行動(dòng)有一個(gè)書(shū)面的跟蹤記錄，以檢查執(zhí)行的結(jié)果，只有這樣才能收到好的效果。

（4）所制定的糾正行動(dòng)應(yīng)考慮代價(jià)與效果，平衡兩者之間的關(guān)系。以滿足確保安全需要的同時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生不合理的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。

（5）所制定的糾正行動(dòng)不應(yīng)引起其他方面的問(wèn)題，糾正行動(dòng)必須避免帶來(lái)新的問(wèn)題，這一點(diǎn)是糾正行動(dòng)得以順利執(zhí)行的保證。

（6）所制定的糾正行動(dòng)不應(yīng)違反良好設(shè)計(jì)和運(yùn)行實(shí)踐。

在老化管理審查的工作文件整理、綜合完畢后，編寫(xiě)老化管理審查報(bào)告（含糾正行動(dòng)方案），并上報(bào)上級(jí)管理單位。上級(jí)管理單位對(duì)上報(bào)的審查報(bào)告進(jìn)行審評(píng)，并對(duì)糾正行動(dòng)的執(zhí)行情況和糾正效果進(jìn)行跟蹤審查。具體流程如圖1所示。

3 可能遇到的主要困難

（1）運(yùn)行情況不同導(dǎo)致定期安全審查難度較大，與核電站和研究堆運(yùn)行環(huán)境不同，船用核動(dòng)力裝置布置空間有限，運(yùn)行環(huán)境差，在線、離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)少，部分設(shè)備、管道在役檢查可達(dá)性差，反應(yīng)堆開(kāi)蓋檢查間隔時(shí)間長(zhǎng)、檢查手段差，這些都給相關(guān)定期安全審查活動(dòng)帶來(lái)困難和挑戰(zhàn)。

（2）需要盡快制定完善有關(guān)規(guī)章制度，結(jié)合上級(jí)層面法規(guī)的制定修訂，參照《核動(dòng)力廠定期安全審查》導(dǎo)則，制定其相應(yīng)的導(dǎo)則以及細(xì)則、程序等文件。根據(jù)以往運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，老化管理是長(zhǎng)期弱項(xiàng)，需要督促實(shí)施對(duì)象進(jìn)一步落實(shí)。也希望PSR開(kāi)展以后能對(duì)使用單位的工作起到推動(dòng)作用。

（3）需要盡快開(kāi)展技術(shù)儲(chǔ)備，老化管理部分工作開(kāi)展不夠充分，或者經(jīng)驗(yàn)不足，因此需要開(kāi)展老化管理技術(shù)研究，為制定PSR方法奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

上述問(wèn)題需要在今后的工作中，通過(guò)船用核動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)研究單位、運(yùn)行管理部門(mén)、技術(shù)管理部門(mén)、安全監(jiān)管部門(mén)和維修部門(mén)的共同努力來(lái)不斷改進(jìn)和完善船用核動(dòng)力裝置定期安全審查的技術(shù)與方法，最終達(dá)到為船用核動(dòng)力裝置的長(zhǎng)期安全運(yùn)行保駕護(hù)航。

4 結(jié)語(yǔ)

開(kāi)展定期安全審查是核安全監(jiān)管制度的基本要求，是借鑒世界核電運(yùn)行安全監(jiān)管經(jīng)驗(yàn)的有效舉措。該文通過(guò)借鑒核電站定期安全審查的方法、程序和經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合船用核動(dòng)力裝置實(shí)際情況，以老化管理為例，對(duì)船用核動(dòng)力裝置的定期安全審查方法進(jìn)行了初步探索。

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