風(fēng)險(xiǎn)指引型安全分級(jí)及應(yīng)用研究

宮 宇，王寶祥，詹文輝，鄧 偉，趙 軍，肖 軍，張佳佳，倪 曼，錢鴻濤,*

（1.生態(tài)環(huán)境部核與輻射安全中心，北京 100082；2.上海核工程研究設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200233；3.中國核電工程有限公司，北京 100840；4.清華大學(xué)，北京 100084）

由于執(zhí)行的功能不同，各物項(xiàng)被分為安全相關(guān)和非安全相關(guān)兩大類。安全相關(guān)物項(xiàng)需要額外滿足“特殊處理要求”，即一些針對(duì)重要物項(xiàng)規(guī)定的、超出普通工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。這些特殊處理要求包括質(zhì)量保證（QA）、環(huán)境和抗震鑒定、檢查、試驗(yàn)以及性能監(jiān)測(cè)等多個(gè)方面。

核電廠傳統(tǒng)的安全分級(jí)是基于保守的確定論分級(jí)原則確定的。隨著全世界機(jī)組累積超過數(shù)萬堆年的運(yùn)行數(shù)據(jù)積累以及核電廠概率安全評(píng)價(jià)（PSA）的不斷進(jìn)步，基于確定論的安全分級(jí)假設(shè)及結(jié)論存較為保守，給核電廠帶來了額外的負(fù)擔(dān)；某些對(duì)確定論監(jiān)管很重要的物項(xiàng)對(duì)核電廠安全性而言不是很重要，一些不包括在確定論監(jiān)管范圍中的核電廠設(shè)備對(duì)電廠安全卻很重要。因此，將風(fēng)險(xiǎn)指引的理念應(yīng)用于安全分級(jí)中有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 風(fēng)險(xiǎn)指引型安全分級(jí)的誕生及發(fā)展

美國南得克薩斯核電項(xiàng)目（STP，South Texas Project）采用西屋技術(shù)，是由兩個(gè)機(jī)組組成的四環(huán)路PWR，額定輸出為1 270 MW。廠址位于得克薩斯州休斯頓西南約85 mile（1 mile=1.609 km）處，靠近得克薩斯州墨西哥灣沿岸。1號(hào)機(jī)組1988年投入商業(yè)運(yùn)營，2號(hào)機(jī)組1989年投入商業(yè)運(yùn)營。

1980年以來，STP一直積極參與風(fēng)險(xiǎn)指引型應(yīng)用［1］，建立了完整的1級(jí)和2級(jí)PSA模型，并作為STP決策過程的基礎(chǔ)。1997年11月，STP獲得了質(zhì)量保證分級(jí)（GQA）安全評(píng)價(jià)報(bào)告，該報(bào)告允許將安全重要性較低的設(shè)備降低質(zhì)保要求。1999年7月，STP在行業(yè)內(nèi)首次向NRC提交了一項(xiàng)廣泛的豁免申請(qǐng)，以期將10 CFR第21、第50和第100部分的某些要求從確定為“低安全性重要”或“非風(fēng)險(xiǎn)性重要”的設(shè)備中排除。2001年8月，經(jīng)過與NRC的廣泛討論和互動(dòng)，NRC豁免了10 CFR第21、第50和第100部分的某些特殊處理要求，也被稱為《南得克薩斯豁免》，包括以下方面：

（1）10 CFR第21.3部分：報(bào)告要求；

（2）10 CFR 50.49（b）：環(huán)境條件；

（3）10 CFR 50.59：變更控制；

（4）10 CFR 50.55a（f）、50.55a（g）、50.55a（h）（2）：ISI/IST，ASME；

（5）10 CFR 50.65：維修規(guī)則；

（6）附錄B：質(zhì)量控制；

（7）附錄J：密封泄漏密閉性；

（8）10 CFR第100部分：抗震要求。

由于STP的努力探索先于行業(yè)內(nèi)其他核電項(xiàng)目，因此，STP也被視為該行業(yè)如何發(fā)展的原型試點(diǎn)。STP開展風(fēng)險(xiǎn)指引型分級(jí)工作獲得的見解如下：

（1）已參與分級(jí)的所有物項(xiàng)中約有90%被確定為安全重要度很低（根據(jù)10 CFR 50.69分類方法，是RISC-3或RISC-4）；

（2）對(duì)于安全相關(guān)的物項(xiàng)，這些物項(xiàng)中約有25%被確定為安全重要（RISC-1），而其余75%被確定為低安全重要（RISC-3）；

（3）已確定少于1%的物項(xiàng)與安全無關(guān)，但具有重要的安全性（RISC-2），STP會(huì)定期進(jìn)行評(píng)估，每18個(gè)月評(píng)估一次物項(xiàng)分類的持續(xù)可接受性。

STP實(shí)施免除條款中規(guī)定的RISC-3物項(xiàng)的豁免開始于2002年1月，STP選擇兼顧電廠安全和經(jīng)濟(jì)利益的豁免應(yīng)用主要包括以下內(nèi)容：

（1）安全殼局部泄漏率試驗(yàn)（LLRT）。

基于安全性低且滿足以下一項(xiàng)或多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，RISC-3組件可從LLRT試驗(yàn)的范圍中刪除：

a.在發(fā)生事故的情況下，閥門處于打開狀態(tài)，且流量很大；

b.閥門在密閉的水系統(tǒng)中關(guān)閉，不需要根據(jù)事故而改變狀態(tài)；

c.閥門處于密閉的管道系統(tǒng)中，其設(shè)計(jì)壓力大于安全殼壓力；

d.閥門尺寸為1 in（1 in=2.54 cm）或更小。

STP已將用于安全殼C型局部泄漏率試驗(yàn)的閥門減少了57%。應(yīng)該注意的是，STP豁免僅要求對(duì)C型局部泄漏率試驗(yàn)進(jìn)行減免，而10 CFR 50.69方法同時(shí)涵蓋對(duì)B型和C型局部泄漏率試驗(yàn)進(jìn)行減免。

（2）設(shè)備采購。STP采購組織和備件工程組織逐案評(píng)估RISC-3設(shè)備的購買情況（見表1），以評(píng)估潛在的工業(yè)級(jí)設(shè)備的可用性。為了在RISC-3應(yīng)用中使用工業(yè)級(jí)設(shè)備，必須進(jìn)行工程評(píng)估，以保證工業(yè)級(jí)設(shè)備在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)條件下滿足與安全相關(guān)的功能要求。如果評(píng)估令人滿意，并且購買工業(yè)級(jí)設(shè)備在經(jīng)濟(jì)上是有利的，則可以購買工業(yè)級(jí)設(shè)備。

已為RISC-3應(yīng)用采購了工業(yè)級(jí)設(shè)備的范圍包括：輻射監(jiān)測(cè)器樣品泵；乏燃料水池?zé)峤粨Q器排氣閥流量管；1cn排氣閥；HVAC模數(shù)流量控制器。

（3）維修規(guī)則。如果通過分類過程確定整個(gè)系統(tǒng)為RISC-3，則可以將該系統(tǒng)從維修規(guī)則跟蹤和操作范圍中刪除，STP已從維修規(guī)則的范圍中刪除了16個(gè)系統(tǒng)（之前維修規(guī)則考慮最多的系統(tǒng)是輻射監(jiān)視系統(tǒng)和緊急直流照明系統(tǒng)，這兩個(gè)系統(tǒng)都被確定為安全性較低，并已通過此過程從維修規(guī)則的范圍中移除），并將依靠狀態(tài)報(bào)告來跟蹤和糾正已識(shí)別的問題。

（4）在役試驗(yàn)。泵和閥門的在役試驗(yàn)包括監(jiān)督性試驗(yàn)，監(jiān)督性試驗(yàn)可以定期保證設(shè)備的功能得到驗(yàn)證。對(duì)于RISC-3設(shè)備，不需要同樣嚴(yán)格的保證?？紤]到設(shè)備的低安全性和性能歷史記錄，STP致力于延長RISC-3設(shè)備的監(jiān)督性試驗(yàn)周期。由于從在役試驗(yàn)計(jì)劃中刪除RISC-3組件會(huì)影響大量程序，因此，其中許多設(shè)備仍保留在在役試驗(yàn)計(jì)劃范圍內(nèi)，但要適當(dāng)延長試驗(yàn)周期。

（5）預(yù)防性維修。預(yù)防性維修活動(dòng)的范圍和頻率可通過考慮相關(guān)設(shè)備的安全性而調(diào)整。如果確定該設(shè)備具有重要的安全性（RISC-1或RISC-2），則應(yīng)考慮增加預(yù)防性維修活動(dòng)的范圍或縮短預(yù)防性維修的周期。在確定設(shè)備的安全重要性較低（RISC-3）的情況下，預(yù)防性維修范圍可以減小，并優(yōu)化預(yù)防性維修頻率。

1998年12月，NRC發(fā)布了SECY—98-0300，確定了風(fēng)險(xiǎn)指引型方法可以推進(jìn)的3個(gè)選項(xiàng)：

選項(xiàng)1：不修改現(xiàn)有法規(guī)，繼續(xù)允許申請(qǐng)者在現(xiàn)有的法規(guī)體系內(nèi)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)指引型豁免以“具體問題具體分析”的形式開展。在此選項(xiàng)下，不會(huì)在全行業(yè)范圍內(nèi)推動(dòng)修改現(xiàn)有法規(guī)。

選項(xiàng)2：更改現(xiàn)有法規(guī)的適用范圍。對(duì)于確定為安全性不高的組件，通?？梢詫⑦@些組件從特殊處理要求的范圍中刪除，并采取常規(guī)的商業(yè)級(jí)控制。被確定為具有重大安全意義的物項(xiàng)，將繼續(xù)接受現(xiàn)有的特殊處理要求。

選項(xiàng)3：修改現(xiàn)有法規(guī)并納入風(fēng)險(xiǎn)理念。該選項(xiàng)被認(rèn)為風(fēng)險(xiǎn)指引型最終目標(biāo)，但是也被認(rèn)為是短期內(nèi)最難實(shí)現(xiàn)的。

考慮到這3個(gè)選項(xiàng)，NRC確定采用將選項(xiàng)2和選項(xiàng)3結(jié)合在一起的方法。建議在短期內(nèi)采用備選方案2的方法，與此同時(shí)，應(yīng)在某些特定法規(guī)上采用備選方案3。南得克薩斯方法被認(rèn)為是方案2方法的原型試驗(yàn)，其提供了一種可以被任何國內(nèi)許可證持有人使用的更通用的行業(yè)方法，并在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生了法規(guī)草案10 CFR 50.69［3］“核動(dòng)力反應(yīng)堆的構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件的風(fēng)險(xiǎn)指引型分類和處理”。該法規(guī)草案于2003年5月被提交公眾審查，并計(jì)劃于2004年7月發(fā)布，其范圍反映了南德克薩斯項(xiàng)目的豁免范圍。10 CFR 50.69草案是一項(xiàng)自愿性法規(guī)，可提供有關(guān)分類和處理方法的高層次見解。為了提供有關(guān)分類和處理實(shí)施的更多詳細(xì)信息，核能研究所 （NEI） 已起草了 NEI—00-04［4］《10 CFR 50.69 SSC分類指南》。

2 風(fēng)險(xiǎn)指引型安全分級(jí)

以確定論原則為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)核電廠安全分級(jí)，從確保核電廠安全功能的角度將各物項(xiàng)劃分為“安全相關(guān)”和“非安全相關(guān)”兩個(gè)等級(jí)，如圖1所示。風(fēng)險(xiǎn)指引型物項(xiàng)分級(jí)是在傳統(tǒng)確定論分級(jí)基礎(chǔ)上，根據(jù)物項(xiàng)對(duì)電廠的安全重要度，在傳統(tǒng)的確定論分級(jí)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步細(xì)化，即將傳統(tǒng)的安全相關(guān)和非安全相關(guān)分別再細(xì)分為高安全重要（HSS）和低安全重要（LSS）兩類，并定義如下：RISC-1：安全相關(guān)、高風(fēng)險(xiǎn)重要物項(xiàng)；RISC-2：非安全相關(guān)、高風(fēng)險(xiǎn)重要物項(xiàng)；RISC-3：安全相關(guān)、低風(fēng)險(xiǎn)重要物項(xiàng)（可依據(jù)10 CFR50.69的相關(guān)規(guī)定減免或降低不必要的處理要求）；RISC-4：非安全相關(guān)、低風(fēng)險(xiǎn)重要物項(xiàng)。RISC-1和RISC-2物項(xiàng)對(duì)電廠運(yùn)行的安全性有著重要的貢獻(xiàn)，因此，需加強(qiáng)對(duì)這類物項(xiàng)的相關(guān)要求。

圖1 基于風(fēng)險(xiǎn)的安全分級(jí)Fig.1 Schematic diagram of risk-informed safety classification

風(fēng)險(xiǎn)指引型物項(xiàng)分級(jí)工作開展時(shí)，可按如下6個(gè)步驟進(jìn)行：

（1）系統(tǒng)信息和其他分析輸入收集；

（2）系統(tǒng)工程評(píng)價(jià)；

（3）基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)進(jìn)行物項(xiàng)分級(jí)；

（4）基于縱深防御進(jìn)行進(jìn)一步評(píng)價(jià)和分級(jí)；

（5）基于敏感性分析進(jìn)行進(jìn)一步評(píng)級(jí)和分級(jí)；

（6）通過綜合決策小組進(jìn)行綜合決策。

2.1 系統(tǒng)信息和其他分析輸入收集

本階段主要是收集開展風(fēng)險(xiǎn)指引型物項(xiàng)分級(jí)工作需的設(shè)計(jì)輸入和其他文件資料信息。具體資料信息包括系統(tǒng)的設(shè)計(jì)文件信息（如系統(tǒng)說明書、流程圖等）、物項(xiàng)的相關(guān)文件資料、內(nèi)部事件、外部事件PSA模型和相關(guān)分析報(bào)告，以及其他的數(shù)據(jù)、信息和相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)等。

2.2 系統(tǒng)工程評(píng)價(jià)

系統(tǒng)工程評(píng)價(jià)的主要工作是鑒別和確定開展風(fēng)險(xiǎn)指引型安全分級(jí)必需的基本信息，通常包括下述3個(gè)方面：

（1）系統(tǒng)選擇和系統(tǒng)邊界確定；

（2）系統(tǒng)功能確定；

（3）物項(xiàng)確定。

其中，PSA模型中考慮的所有設(shè)計(jì)基準(zhǔn)功能和超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)功能（應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)擴(kuò)展工況系統(tǒng)設(shè)備的功能）都應(yīng)包括在內(nèi)。

2.3 基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)進(jìn)行物項(xiàng)分級(jí)

一般運(yùn)用特定電廠的PSA模型開展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)指引型物項(xiàng)分級(jí)。涉及的PSA模型一般應(yīng)包括內(nèi)部事件PSA模型和外部事件PSA模型（包括火災(zāi)PSA、水淹PSA、地震PSA模型等）。

采用PSA分析工具開展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)，采用如下兩個(gè)PSA重要度因子進(jìn)行篩選：

（1）FV重要度（Fussell-Vesely）；

（2）RAW重要度（RiskAchievementWorth）。

若物項(xiàng)的重要度滿足下面準(zhǔn)則中的任意一條，則該物項(xiàng)應(yīng)定為高安全重要等級(jí)：

（1）單個(gè)物項(xiàng)的FV重要度>0.005時(shí)，取其所有基本事件（包括共因失效）FV重要度的總和；

（2）單個(gè)物項(xiàng)的RAW重要度>2.0時(shí)，取除共因失效（CCF）外基本事件（CCF基本事件單獨(dú)考慮）最大的RAW；

（3）物項(xiàng)的共因組RAW重要度>20.0時(shí)，取所有CCF基本事件中最大的RAW。

進(jìn)行安全重要度評(píng)估及后續(xù)的敏感性分析時(shí)，應(yīng)分別按堆芯損傷頻率和早期大量放射性釋放頻率兩種模型分別計(jì)算物項(xiàng)的FV和RAW重要度。如果計(jì)算得到的3個(gè)重要度均不滿足高安全重要的判定準(zhǔn)則，則初步定為低安全重要類別，待進(jìn)行縱深防御和敏感性分析時(shí)進(jìn)一步評(píng)估。

2.4 基于縱深防御進(jìn)行進(jìn)一步評(píng)價(jià)和分級(jí)

縱深防御分析主要針對(duì)PSA模型中未包括的以及在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)階段被認(rèn)為是LSS的物項(xiàng)。該過程通過堆芯損傷緩解、早期安全殼失效/旁通和長期安全殼完整性3個(gè)方面評(píng)估SSC（構(gòu)筑物、系統(tǒng)和設(shè)備）的功能，如果任意一方面被判定為對(duì)縱深防御為高安全重要，則該SSC即被認(rèn)定為HSS。

2.4.1 評(píng)價(jià)堆芯緩解的縱深防御

該項(xiàng)工作主要考慮以下方面：

（1）始發(fā)事件的發(fā)生頻率；

（2）所具有的緩解始發(fā)事件的縱深防御能力。

2.4.2 安全殼縱深防御評(píng)價(jià)

除了堆芯損傷縱深防御評(píng)價(jià)，還需要評(píng)價(jià)SSC在防止大量放射性早期釋放中的縱深防御程度。對(duì)于每一個(gè)被確定為LSS的SSC，其縱深防御評(píng)價(jià)采用下述準(zhǔn)則：

（1）安全殼旁通：該SSC是否會(huì)引發(fā)ISLOCA（界面失水）事故；該SSC是否能夠?yàn)镮SLOCA事故提供重要緩解能力；該SSC能否在蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂事故后隔離該蒸汽發(fā)生器。

（2）安全殼隔離：該SSC是否用于支撐下述安全殼貫穿件的隔離；該SSC是否用于支撐安全殼貫穿件的隔離。

（3）早期氫氣燃燒：該SSC是否支持安全殼內(nèi)氫氣點(diǎn)火器的運(yùn)行。

（4）長期安全殼完整性：該SSC是否用于支持未在CDF（堆芯損壞頻率）和LERF（早期大量放射性釋放頻率）計(jì)算中考慮的系統(tǒng)功能，但卻是在堆芯損傷后保持長期安全殼完整性的唯一方式（如安全殼熱移出）。

對(duì)于上述問題，任何一處的答案為“是”，則該SSC應(yīng)被分類為高安全重要。只有所有問題的答案都是“否”的情況下，該SSC才能被確定為低安全重要，并留待下一步確認(rèn)。

2.5 基于敏感性分析進(jìn)行進(jìn)一步評(píng)級(jí)和分級(jí)

對(duì)于經(jīng)過風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和縱深防御評(píng)價(jià)后仍被劃分為LSS的物項(xiàng)，我們還需再開展敏感性分析，可采用下述方法進(jìn)行敏感性分析：

（1）將全部人員失誤的基本事件數(shù)值增加到95%分位數(shù)值；

（2）將全部人員失誤的基本事件數(shù)值降低到其5%分位數(shù)值；

（3）將全部物項(xiàng)共因失效的基本事件數(shù)值增加到其95%分位數(shù)值；

（4）將全部物項(xiàng)共因失效的基本事件數(shù)值降低其到5%分位數(shù)值；

（5）將所有維修不可用度設(shè)為0。

對(duì)以上5項(xiàng)內(nèi)容，分別執(zhí)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的重要度評(píng)估過程，并采用相同的評(píng)判依據(jù)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，如果物項(xiàng)在（1）～（5）中任意一步被認(rèn)為是HSS，則將物項(xiàng)劃分為HSS；如物項(xiàng)仍然被認(rèn)為是LSS，則將物項(xiàng)劃分為LSS；如果被認(rèn)定為安全相關(guān)物項(xiàng)，則該物項(xiàng)劃分為RISC-3。

2.6 通過綜合決策小組進(jìn)行綜合決策

綜合決策小組（IDP）通常由來自PSA、安全分析、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、維修等領(lǐng)域的專家組成。IDP審評(píng)上述步驟的分類結(jié)果并充分考慮電廠設(shè)計(jì)、運(yùn)行實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)以確定最終的分類方案。IDP基于下述方面進(jìn)行綜合決策：

（1）PSA評(píng)估和敏感性分析；

（2）縱深防御評(píng)估；

（3）安全裕量評(píng)估；

（4）其他風(fēng)險(xiǎn)指引項(xiàng)目（如維修規(guī)則、風(fēng)險(xiǎn)指引在役檢查等）的見解；

（5）運(yùn)行和維修經(jīng)驗(yàn)。

IDP有將之前分析認(rèn)為LSS的物項(xiàng)重新劃分為HSS級(jí)別的權(quán)利，但應(yīng)列出具體依據(jù)。通過上述所有步驟后，可確定最終的風(fēng)險(xiǎn)指引型物項(xiàng)分級(jí)結(jié)果，如圖2所示。

圖2 風(fēng)險(xiǎn)指引型物項(xiàng)分級(jí)流程Fig.2 Risk-informed item classification process

3 風(fēng)險(xiǎn)指引型安全分級(jí)應(yīng)用

3.1 國外應(yīng)用情況

3.1.1 STP核電廠應(yīng)用實(shí)例分析

STP核電廠開始風(fēng)險(xiǎn)指引分級(jí)研究較早，是此分級(jí)思想發(fā)展強(qiáng)有力的推動(dòng)者之一。STP核電廠針對(duì)多個(gè)系統(tǒng)和多個(gè)物項(xiàng)進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)指引型的物項(xiàng)分級(jí)，部分已經(jīng)獲得了NRC批準(zhǔn)，結(jié)果見表2和圖3。

表2 STP核電廠應(yīng)用分析結(jié)果Table 2 STP instance analysis results

由表2可以看出，有超過3/4的“安全相關(guān)”物項(xiàng)被劃分為低安全重要級(jí)別，可降低其特殊處理要求以提高經(jīng)濟(jì)性；同時(shí)，有大約1.4%的物項(xiàng)由“非安全相關(guān)”被評(píng)估為高安全重要，應(yīng)對(duì)這些物項(xiàng)提高要求，保證核電廠的安全運(yùn)行。

圖3 STP實(shí)例分析結(jié)果Fig.3 STP analysis results

3.1.2 WOG（西屋用戶集團(tuán)）核電廠實(shí)例分析

WOG在Wolf Creek核電廠和Surry核電廠也進(jìn)行了類似的試點(diǎn)研究［5］。在此研究中，Wolf Creek核電廠中的安全殼噴淋系統(tǒng)（CS）和常規(guī)服務(wù)水系統(tǒng)（NSW）及Surry核電廠中的化學(xué)和容積控制容系統(tǒng)（CVC）和主給水系統(tǒng)（FW）被選定為試點(diǎn)對(duì)象。分級(jí)的結(jié)果如表3～表8所示。

表3 Wolf Creek安全殼噴淋系統(tǒng)能動(dòng)設(shè)備Table 3 Wolf Creek active equipment of containment spray system

表4 Wolf Creek常規(guī)服務(wù)水系統(tǒng)能動(dòng)設(shè)備Table 4 Wolf Creek active equipment for conventional service water systems

表5 Surry化容系統(tǒng)能動(dòng)設(shè)備Table 5 Surry active equipment for chemical and volumetric systems

表6 Surry化容系統(tǒng)非能動(dòng)設(shè)備Table 6 Surry passive equipment for chemical and volumetric systems

表7 Surry主給水系統(tǒng)能動(dòng)設(shè)備Table 7 Surry main water supply system active equipment

表8 Surry主給水系統(tǒng)非能動(dòng)設(shè)備Table 8 Surry main water supply system passive equipment

由表3～表8可以看出，結(jié)果的趨勢(shì)與STP分級(jí)實(shí)例趨勢(shì)相一致，說明風(fēng)險(xiǎn)指引型安全分級(jí)對(duì)核電廠的管理和運(yùn)行可能帶來益處。

除美國核電廠，國際上其他國家的核電廠也開展了類似的實(shí)例研究，相比而言，它們大多是針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)指引評(píng)價(jià)的特定應(yīng)用進(jìn)行研究。

綜上所述，核工業(yè)界對(duì)風(fēng)險(xiǎn)指引物項(xiàng)分級(jí)思想的發(fā)展持肯定態(tài)度，并從監(jiān)管和試點(diǎn)研究兩個(gè)方面同時(shí)努力以推動(dòng)此分級(jí)思想的發(fā)展和應(yīng)用。實(shí)例分析表明：風(fēng)險(xiǎn)指引分級(jí)思想對(duì)核電廠經(jīng)濟(jì)性和安全性有重大意義。實(shí)例分析也為推動(dòng)此分級(jí)思想的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的依據(jù)，并為此分級(jí)方法的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

3.2 大亞灣核電廠的風(fēng)險(xiǎn)指引分級(jí)實(shí)例分析［6］

3.2.1 輔助給水系統(tǒng)設(shè)備分級(jí)

輔助給水（ASG）系統(tǒng)是核電廠重要的專設(shè)安全設(shè)施之一，其主要功能是要在下列情況下為蒸汽發(fā)生器二次側(cè)提供充足的水量，以保證從堆芯帶出衰變余熱。主要評(píng)估過程如下：

（1）風(fēng)險(xiǎn)信息評(píng)估：在PSA模型中共包含ASG系統(tǒng)的75個(gè)設(shè)備，按照高安全重要SSC判斷準(zhǔn)則，確定其中43個(gè)為HSS設(shè)備；

（2）確定性評(píng)估：最終確定有36個(gè)為HSS設(shè)備。

綜合以上評(píng)估結(jié)果，63個(gè)設(shè)備被認(rèn)定為HSS級(jí)別。根據(jù)大亞灣核電廠系統(tǒng)手冊(cè)，每個(gè)機(jī)組的ASG系統(tǒng)包含645個(gè)設(shè)備（其中有121個(gè)安全級(jí)設(shè)備，524個(gè)非安全級(jí)設(shè)備）。

最終分級(jí)結(jié)果中的63個(gè)HSS設(shè)備，有16個(gè)是在PSA評(píng)估和確定性評(píng)估中均被定為HSS級(jí)別，其他的47個(gè)是兩個(gè)評(píng)估過程相互補(bǔ)充得到的。可見，兩個(gè)評(píng)估過程有互補(bǔ)作用，證明了此分級(jí)方法的合理性及有效性。

3.2.2 安全殼噴淋系統(tǒng)設(shè)備分級(jí)

安全殼噴淋（EAS）系統(tǒng)是專設(shè)安全設(shè)施，在事故工況下、安全殼內(nèi)壓力和溫度升高時(shí)，可將含有氫氧化鈉的硼水均勻地噴入安全殼，通過排出熱量使安全殼內(nèi)壓力和溫度降低至可接受的水平，同時(shí)降低安全殼內(nèi)氣載放射性水平。主要評(píng)估過程如下：

風(fēng)險(xiǎn)信息評(píng)估：在EAS故障樹模型中共包含了47個(gè)設(shè)備，按照高安全重要SSC判斷準(zhǔn)則，確定其中30個(gè)為HSS設(shè)備，均勻分布在兩個(gè)冗余列中。根據(jù)確定性評(píng)估，確定47個(gè)設(shè)備為HSS。

綜合風(fēng)險(xiǎn)信息評(píng)估和確定性評(píng)估結(jié)果，共有47個(gè)HSS設(shè)備。

3.2.3 設(shè)備冷卻水系統(tǒng)設(shè)備分級(jí)

設(shè)備冷卻水（RRI）系統(tǒng)的主要功能是：在各種工況下冷卻各種熱交換器，以確保核島設(shè)備的正常運(yùn)行，并將核島內(nèi)各種熱負(fù)荷傳遞到最終熱阱及海水。主要評(píng)估過程如下：

（1）風(fēng)險(xiǎn)信息評(píng)估：RRI系統(tǒng)中有126個(gè)設(shè)備被?；谀Ｐ椭校凑崭甙踩匾猄SC判斷準(zhǔn)則，確定有70個(gè)設(shè)備為HSS。

（2）確定性評(píng)估：確定有280個(gè)為HSS設(shè)備。

對(duì)照分級(jí)結(jié)果，在PSA評(píng)估中的70個(gè)HSS設(shè)備有6個(gè)是在確定性評(píng)估中認(rèn)為是LSS級(jí)別。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)指引分級(jí)的思想，設(shè)備的安全重要性等級(jí)應(yīng)取PSA評(píng)估和確定性評(píng)估結(jié)果中較高的。因此，這6個(gè)設(shè)備應(yīng)定為HSS設(shè)備。對(duì)RRI系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)指引分級(jí)結(jié)果中屬于HSS設(shè)備的有286個(gè)。

上述3個(gè)系統(tǒng)分級(jí)的結(jié)果匯總見表9。

表9 大亞灣核電廠風(fēng)險(xiǎn)指引設(shè)備分級(jí)實(shí)例結(jié)果Table 9 Daya Bay Nuclear Power Plant risk guidance equipment classification example results

4 結(jié)論及國內(nèi)應(yīng)用建議

4.1 結(jié)論

實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)表明，風(fēng)險(xiǎn)指引型安全分級(jí)對(duì)提高核電廠的安全性和經(jīng)濟(jì)性都有重要意義。

4.1.1 提高核電廠的安全性

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)指引型安全分級(jí)，將管理和關(guān)注的重點(diǎn)集中到RISC-1和RISC-2級(jí)別設(shè)備中，一方面可加強(qiáng)對(duì)部分非安全相關(guān)設(shè)備的關(guān)注，提高其可靠性；另一方面可優(yōu)化運(yùn)行管理資源，更好地確保核安全。

4.1.2 提高核電廠的經(jīng)濟(jì)性

通過風(fēng)險(xiǎn)指引型安全分級(jí)，可免除RISC-3設(shè)備的一些特殊處理要求，從而降低業(yè)主的負(fù)擔(dān)。

由于美國的核電廠基本上是老電廠，因此，風(fēng)險(xiǎn)指引型安全分級(jí)技術(shù)主要應(yīng)用在運(yùn)行電廠中。但這并不代表風(fēng)險(xiǎn)指引型分級(jí)技術(shù)不適合在設(shè)計(jì)階段開展，相反，如果能夠在設(shè)計(jì)階段就充分、有效地利用該技術(shù)，則可以充分利用先進(jìn)技術(shù)在提高核電廠安全性的同時(shí)提高核電廠的經(jīng)濟(jì)性。

綜上，本文建議在國內(nèi)積極推進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)指引型安全分級(jí)方法，并以試點(diǎn)形式開展針對(duì)設(shè)計(jì)階段和運(yùn)行階段核電廠的相關(guān)應(yīng)用研究。美國核能研究院發(fā)布的風(fēng)險(xiǎn)指引型安全分級(jí)導(dǎo)則NEI00-04可作為國內(nèi)實(shí)踐的參考，必要時(shí)做適應(yīng)性調(diào)整。

4.2 國內(nèi)應(yīng)用建議

4.2.1 指導(dǎo)及優(yōu)化設(shè)計(jì)

對(duì)于劃分為RISC-2的設(shè)備，新設(shè)計(jì)核電機(jī)組應(yīng)增加特殊處理要求。對(duì)于已在建或在運(yùn)核電機(jī)組，應(yīng)對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行評(píng)估，如當(dāng)前的性能未達(dá)到預(yù)期，則應(yīng)考慮適當(dāng)增加特殊處理要求，以增強(qiáng)其可靠性水平。對(duì)于劃分為RISC-3的設(shè)備，由于其當(dāng)前受到與RISC-1設(shè)備相同的特殊處理要求，根據(jù)分級(jí)結(jié)果可申請(qǐng)豁免或降低某些特殊處理要求。

4.2.2 設(shè)備采購

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)指引型分級(jí)結(jié)果，對(duì)于劃分為RISC-3的設(shè)備可以選擇工業(yè)級(jí)設(shè)備代替核級(jí)設(shè)備。

4.2.3 環(huán)境鑒定

對(duì)于劃分為RISC-2的設(shè)備，應(yīng)保證其可用性，取消RISC-3電氣設(shè)備的環(huán)境鑒定試驗(yàn)要求，而采用設(shè)備供應(yīng)商文件、等價(jià)評(píng)估、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)報(bào)告、技術(shù)評(píng)價(jià)、技術(shù)分析以及試驗(yàn)等方法，確保這些設(shè)備能夠在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)環(huán)境條件下完成安全相關(guān)功能。分級(jí)為RISC-3的1E級(jí)電氣設(shè)備，可用非鑒定設(shè)備替換，不再要求苛刻的鑒定條件和詳細(xì)的鑒定文件要求，在減免環(huán)境鑒定試驗(yàn)要求的同時(shí)，保留或附加評(píng)價(jià)要求。

4.2.4 抗震鑒定

對(duì)于劃分為RISC-2的設(shè)備，應(yīng)有一定的抗震要求，取消RISC-3設(shè)備的抗震鑒定試驗(yàn)和專門分析的要求，而采用設(shè)備供應(yīng)商文件、等價(jià)評(píng)估、技術(shù)評(píng)價(jià)、技術(shù)分析以及試驗(yàn)等方法，確定這些設(shè)備能夠在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)環(huán)境條件下完成安全相關(guān)功能，在減免抗震鑒定試驗(yàn)要求的同時(shí)，保留或附加評(píng)價(jià)要求。

4.2.5 質(zhì)量保證

《核動(dòng)力廠和核燃料后處理廠的質(zhì)量保證準(zhǔn)則》對(duì)安全相關(guān)設(shè)備提出了設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行方面的質(zhì)保要求，以防止和緩解假想事故的后果。在適當(dāng)條件下，RISC-3設(shè)備可不遵守上述質(zhì)保要求。

4.2.6 在役試驗(yàn)

泵和閥門的在役試驗(yàn)包括監(jiān)督性試驗(yàn)。監(jiān)督性試驗(yàn)可以使設(shè)備的功能得到定期驗(yàn)證。對(duì)于RISC-3設(shè)備，不需要同樣嚴(yán)格的保證。考慮到低安全性和性能歷史記錄，可延長RISC-3設(shè)備的監(jiān)督性試驗(yàn)周期。由于從在役試驗(yàn)計(jì)劃中刪除RISC-3物項(xiàng)會(huì)影響大量程序，因此，可將相關(guān)設(shè)備保留在在役試驗(yàn)計(jì)劃范圍內(nèi)，延長試驗(yàn)周期。針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)指引分級(jí)為低安全重要的設(shè)備可減免某些定期試驗(yàn)要求，例如，延長試驗(yàn)周期和減少試驗(yàn)次數(shù)，需根據(jù)具體的分級(jí)結(jié)果具體分析。

4.2.7 預(yù)防性維修

預(yù)防性維修活動(dòng)的范圍和頻率可通過考慮相關(guān)設(shè)備的安全性而調(diào)整優(yōu)化。如果確定該設(shè)備具有重要的安全性（RISC-1或RISC-2），可適當(dāng)增加預(yù)防性維修范圍或縮短預(yù)防性維修周期。在確定設(shè)備的安全重要性較低（RISC-3）的情況下，預(yù)防性維修范圍可考慮縮小，并優(yōu)化預(yù)防性維修頻率。