美國(guó)核管會(huì)ITAAC項(xiàng)目抽樣檢查方法的研究

鄒 象，馬國(guó)強(qiáng)，雷 蕾，于大鵬

（生態(tài)環(huán)境部核與輻射安全中心，北京 100082）

監(jiān)督、試驗(yàn)、分析和驗(yàn)收準(zhǔn)則（Inspections，Tests， Analyses and Acceptance Criteria， ITAAC）［1-6］是美國(guó)核管會(huì)在其“一步法”許可證制度中提出的關(guān)鍵要求。

對(duì)ITAAC 項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)督檢查是美國(guó)核管會(huì)（NRC）建造核動(dòng)力廠監(jiān)管體系（cROP）［7，8］的重要組成部分。馮建平［9］、鄭開(kāi)源［10］等人針對(duì)ITAAC 項(xiàng)目?jī)?nèi)容以及我國(guó)和NRC 對(duì)ITAAC管理要求進(jìn)行了研究和介紹。在監(jiān)管實(shí)踐中，NRC 并不會(huì)對(duì)所有的ITAAC 項(xiàng)目都進(jìn)行監(jiān)督檢查，而是貫徹風(fēng)險(xiǎn)指引型的監(jiān)管理念，建立了一套評(píng)價(jià)方法對(duì)所有ITAAC 項(xiàng)目的重要性進(jìn)行評(píng)分，并根據(jù)評(píng)分抽樣選取部分ITAAC 項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)督檢查。這種抽樣檢查的方式既可以保證監(jiān)管力量的有效分配，又能夠最大程度地確保所有的ITAAC 項(xiàng)目滿足要求。

我國(guó)核能事業(yè)目前處于安全有序發(fā)展階段，新建核動(dòng)力廠規(guī)模較大。如何利用有限的監(jiān)管資源，對(duì)核動(dòng)力廠建造活動(dòng)進(jìn)行充分有效的監(jiān)管成了一項(xiàng)挑戰(zhàn)。希望可以借鑒NRC 的ITAAC 項(xiàng)目抽樣監(jiān)督檢查方法，為我國(guó)建造核動(dòng)力廠監(jiān)管檢查項(xiàng)目的選取提供參考，實(shí)現(xiàn)監(jiān)管資源的高效分配，確保核動(dòng)力廠的建造質(zhì)量。

1 ITAAC 簡(jiǎn)介

ITAAC 是美國(guó)核管會(huì)建立的一系列行動(dòng)項(xiàng)和標(biāo)準(zhǔn)要求，用以驗(yàn)證核動(dòng)力廠的建造滿足聯(lián)合執(zhí)照、原子能法以及NRC 的相關(guān)管理規(guī)定。

ITAAC 項(xiàng)目由設(shè)計(jì)承諾、相關(guān)的檢驗(yàn)試驗(yàn)和分析、驗(yàn)收準(zhǔn)則三部分組成，根據(jù)具體工作內(nèi)容可分為役前試驗(yàn)、建造試驗(yàn)、監(jiān)督檢查、分析、非系統(tǒng)相關(guān)條目、實(shí)物保護(hù)系統(tǒng)相關(guān)條目六大類。每完成一項(xiàng)ITAAC，申請(qǐng)者都將向NRC 提交ITAAC 關(guān)閉通告（ICN），NRC 會(huì)對(duì)其進(jìn)行審查以確保滿足驗(yàn)收準(zhǔn)則。原則上，申請(qǐng)者應(yīng)當(dāng)在裝料前完成所有的ITAAC 項(xiàng)目，并且各項(xiàng)目都滿足驗(yàn)收準(zhǔn)則，當(dāng)所有ITAAC 項(xiàng)目完成并獲得NRC 審查認(rèn)可后，核動(dòng)力廠可正式進(jìn)入運(yùn)行階段。

我國(guó)的法規(guī)對(duì)ITAAC 項(xiàng)目雖然沒(méi)有進(jìn)行明確要求，但是在對(duì)國(guó)內(nèi)AP1000 機(jī)組的許可證審查中，國(guó)家核安全局要求相關(guān)業(yè)主單位應(yīng)參照美國(guó)10 CFR 52 的要求，開(kāi)展有關(guān)ITAAC 工作，并定期向國(guó)家核安全局提供完成情況和工作計(jì)劃［9］。

2 ITAAC 抽樣監(jiān)督檢查方法

通常，核動(dòng)力廠有數(shù)百項(xiàng)ITAAC 項(xiàng)目，其中許多項(xiàng)目又涉及多個(gè)子項(xiàng)，這些項(xiàng)目可能由多個(gè)供應(yīng)商或制造商執(zhí)行。許可證申請(qǐng)者必須執(zhí)行所有的ITAAC 項(xiàng)目，當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)必須進(jìn)行糾正，以確保所有的ITAAC 都滿足要求，NRC 會(huì)對(duì)所有的關(guān)閉ITAAC 進(jìn)行文件審查。

但是NRC 并不會(huì)對(duì)所有ITAAC 項(xiàng)目在其進(jìn)行過(guò)程中進(jìn)行監(jiān)督檢查，而是建立了一套評(píng)價(jià)方法對(duì)所有ITAAC 項(xiàng)目的重要性進(jìn)行評(píng)分，并根據(jù)評(píng)分抽樣選取部分ITAAC 項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)督檢查，ITAAC 抽樣方法流程如圖1 所示。下面將對(duì)ITAAC 抽樣監(jiān)督檢查方法進(jìn)行介紹。

圖1 ITAAC 抽樣方法流程Fig.1 Process of ITAAC sampling method

2.1 ITAAC 分類

首先對(duì)ITAAC 項(xiàng)目進(jìn)行分類，將相似的ITAAC 項(xiàng)目劃分為同一類。分類遵循以下原則。

（1）所有的ITAAC 項(xiàng)目都屬于且只屬于某一個(gè)ITAAC 類；

（2）一個(gè)分類中的所有ITAAC 項(xiàng)目都采用了相同或相似的規(guī)程進(jìn)行建造、測(cè)試或者鑒定。

分類的目的是，當(dāng)對(duì)某一類中的部分ITAAC 項(xiàng)目進(jìn)行檢查時(shí)，檢查結(jié)果能夠表征整個(gè)類中的所有ITAAC 項(xiàng)目。NRC 建立了ITAAC 矩陣（見(jiàn)表1），矩陣有6 列19 行共114個(gè)族，橫向代表是不同的監(jiān)管活動(dòng)，縱向代表不同的建造活動(dòng)，NRC 制定了25 個(gè)監(jiān)督檢查程序（IP）以對(duì)每一行和列的ITAAC 進(jìn)行監(jiān)督檢查。

表1 ITAAC 矩陣Table 1 ITAAC Matrix

2.2 確定ITAAC 屬性及價(jià)值分級(jí)

2.2.1 確定ITAAC 屬性

屬性即監(jiān)管單位所關(guān)注的ITAAC 特征，通過(guò)這些屬性能夠確定ITAAC 項(xiàng)目是否具有檢查價(jià)值，以確保重要缺陷不被忽略。

NRC 給出了以下五項(xiàng)ITAAC 屬性。

（1） A1-安全重要度：ITAAC 項(xiàng)目所涉及構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件的安全重要度，可以采用概率安全分析（PSA）模型中的風(fēng)險(xiǎn)主要度進(jìn)行表征；

（2） A2-易錯(cuò)性：在建造、安裝和試驗(yàn)期間出現(xiàn)錯(cuò)誤的傾向性或者難易程度，取決于活動(dòng)的復(fù)雜性和難度；

（3） A3-建造和試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)：是否為首次執(zhí)行的試驗(yàn)或活動(dòng)（FOAK）或者項(xiàng)目由缺少相關(guān)活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)的團(tuán)隊(duì)執(zhí)行；

（4） A4-可代替性：活動(dòng)可以通過(guò)其他檢查、功能試驗(yàn)、預(yù)運(yùn)行試驗(yàn)或者性能試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證的程度；

（5） A5-申請(qǐng)者的監(jiān)督能力：申請(qǐng)者監(jiān)督和質(zhì)保體系的有效性和充分性（包括對(duì)供應(yīng)商和承包商），表征了營(yíng)運(yùn)單位發(fā)生錯(cuò)誤和發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的可能性。

2.2.2 屬性的價(jià)值分級(jí)

確定屬性后，還需給出各屬性的價(jià)值分級(jí)，以對(duì)ITAAC 的各屬性進(jìn)行量化。

（1）安全重要度：由A、B 兩種組成。

A：所涉及系統(tǒng)的安全重要度。共分為5 個(gè)等級(jí)（1 級(jí)最低，5 級(jí)最高），可以采用PSA 風(fēng)險(xiǎn)重要度（如堆芯損傷概率增量△CDF）進(jìn)行評(píng)價(jià)；

B：ITAAC 對(duì)于確保系統(tǒng)性能滿足要求的重要度。共分為3 個(gè)等級(jí)（1 級(jí)最低，3 級(jí)最高），通常涉及非能動(dòng)系統(tǒng)時(shí)具有高重要度，原因在于非能動(dòng)系統(tǒng)的缺陷難以在運(yùn)行階段發(fā)現(xiàn)。

確定子重要度后，可根據(jù)表2 計(jì)算ITAAC項(xiàng)目安全重要度的最終價(jià)值（FV）。

表2 安全重要度最終價(jià)值表Table 2 Final value of safety significance

（2）易錯(cuò)性：易錯(cuò)性的最終價(jià)值（FV）與其基準(zhǔn)價(jià)值（B）、監(jiān)管價(jià)值（V）和映射價(jià)值（MV）有關(guān)，價(jià)值共分為5 級(jí)（1 級(jí)最低，5 級(jí)最高）。

a. 基準(zhǔn)價(jià)值（B）：ITAAC 相關(guān)工程、建造、試驗(yàn)和監(jiān)督等活動(dòng)的復(fù)雜性會(huì)在多大程度上造成活動(dòng)中出現(xiàn)錯(cuò)誤；

b. 監(jiān)管價(jià)值（V）：如果營(yíng)運(yùn)單位不對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)督檢查，可以信任在活動(dòng)過(guò)程中不出現(xiàn)錯(cuò)誤的程度；

c. 映射價(jià)值（MV）：根據(jù)基準(zhǔn)價(jià)值和監(jiān)管價(jià)值，查表3 得到映射價(jià)值。

表3 屬性的映射價(jià)值矩陣Table 3 Mapped value of attribute

屬性的最終價(jià)值等于基準(zhǔn)價(jià)值減去映射價(jià)值，也即

（3）建造和試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)：與易錯(cuò)性屬性類似，建造和試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的最終價(jià)值（FV）與其基準(zhǔn)價(jià)值（B）、監(jiān)管價(jià)值（V）和映射價(jià)值（MV）有關(guān)，共分為5 級(jí)（1 級(jí)最低，5 級(jí)最高）。

a. 基準(zhǔn)價(jià)值（B）：ITAAC 活動(dòng)中缺少相關(guān)設(shè)計(jì)或者建造經(jīng)驗(yàn)（包括培訓(xùn)的欠缺）的程度；

b. 監(jiān)管價(jià)值（V）：如果營(yíng)運(yùn)單位不對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)督檢查，電廠人員能夠一如既往地完成這些任務(wù)而不發(fā)生錯(cuò)誤的程度；

c. 映射價(jià)值（MV）：根據(jù)基準(zhǔn)價(jià)值和監(jiān)管價(jià)值，查表3 得到映射價(jià)值。

（4）可代替性：與易錯(cuò)性類似，可代替性的最終價(jià)值（FV）與其基準(zhǔn)價(jià)值（B）、監(jiān)管價(jià)值（V）和映射價(jià)值（MV）有關(guān)，共分為5 級(jí)（1 級(jí)最低，5級(jí)最高）。

a. 基準(zhǔn)價(jià)值（B）：在其他的建造、安裝和測(cè)試過(guò)程中，無(wú)法發(fā)現(xiàn)ITAAC 不滿足驗(yàn)收準(zhǔn)則的可能性；

b. 監(jiān)管價(jià)值（V）：如果營(yíng)運(yùn)單位不對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)督檢查，活動(dòng)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生隱藏重要缺陷的可信度；

c. 映射價(jià)值（MV）：根據(jù)基準(zhǔn)價(jià)值和監(jiān)管價(jià)值，查表4 得到映射價(jià)值。

（5）申請(qǐng)者的監(jiān)督能力：該屬性也共分為5級(jí)（1 級(jí)最低，5 級(jí)最高）。與其他屬性不同的是，在核動(dòng)力廠建造之初，監(jiān)管單位無(wú)法準(zhǔn)確判斷申請(qǐng)者的監(jiān)督能力，因此在ITAAC 評(píng)分時(shí)，所有ITAAC 項(xiàng)目在該項(xiàng)屬性的最終價(jià)值（FV）均為3 級(jí)，這實(shí)質(zhì)上并不影響ITAAC 排序。

隨著建造活動(dòng)和監(jiān)管的進(jìn)行，監(jiān)管單位可根據(jù)營(yíng)運(yùn)單位的質(zhì)保體系運(yùn)轉(zhuǎn)情況或者其他信息調(diào)整該屬性的評(píng)級(jí)。

2.2.3 確定屬性價(jià)值得分

對(duì)屬性進(jìn)行價(jià)值分級(jí)后，需通過(guò)專家判斷給出每一等級(jí)對(duì)應(yīng)的得分（0 到1），見(jiàn)表4。

表4 屬性價(jià)值等級(jí)賦分表Table 4 Attribute utility scale

通過(guò)以上流程可以看出， ITAAC 項(xiàng)目某一屬性的價(jià)值得分，并不僅僅取決于項(xiàng)目本身的重要性，還取決于監(jiān)督檢查是否有利于確保ITAAC 活動(dòng)的質(zhì)量。

2.3 確定ITAAC 屬性的權(quán)重

2.2 中給出了ITAAC 的屬性及價(jià)值分級(jí)方法。監(jiān)管實(shí)踐中，五個(gè)屬性的重要性是存在差異的，NRC 采用層次分析法給出了各個(gè)屬性的歸一化權(quán)重，下面對(duì)該方法進(jìn)行介紹。

2.3.1 屬性的相對(duì)重要性

NRC 的專家團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)屬性兩兩比較，得到屬性的相對(duì)重要性，這個(gè)相對(duì)重要性可以表征哪個(gè)屬性更具有監(jiān)督檢查的價(jià)值。

A 對(duì)B 的相對(duì)重要性分為：

1：A 和B 同樣重要；

3：A 相較于B 略微重要；

5：A 相較于B 更重要；

7：A 相較于B 十分重要；

9：A 相較于B 極其重要。

當(dāng)B 比A 更重要時(shí)，則為以上數(shù)值的倒數(shù)。

由此可以得到屬性的相對(duì)重要性矩陣R，見(jiàn)表5。

表5 屬性相對(duì)重要性矩陣Table 5 Relative significance matrix of attributes

2.3.2 求解屬性的歸一化權(quán)重

獲得相對(duì)重要性矩陣后，求解矩陣的最大特征根對(duì)應(yīng)的特征向量，歸一化后即為各屬性的歸一化權(quán)重W，見(jiàn)表6。

表6 屬性歸一化權(quán)重Table 6 Normalized weight of attributes

2.4 計(jì)算所有ITAAC 項(xiàng)目的排序分（RANK）

根據(jù)核動(dòng)力廠的具體設(shè)計(jì)信息，采用式（2）計(jì)算所有ITAAC 項(xiàng)目的排序分。

其中Ai為第i個(gè)屬性，F(xiàn)V為屬性的最終價(jià)值，T為通過(guò)查表4 得到的價(jià)值得分，w 為歸一化權(quán)重。

2.5 確定監(jiān)督檢查清單

由于監(jiān)管資源的有限性，難以對(duì)所有的ITAAC 項(xiàng)目進(jìn)行完整的監(jiān)督檢查。因此，NRC根據(jù)ITAAC 項(xiàng)目的排序分選擇部分項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)督檢查，以在合理可行的資源配置下盡可能地進(jìn)行充分的檢查。

這里介紹兩種選擇方法，一種是參考文獻(xiàn)［3］中給出的推薦方法，步驟如下：

（1）計(jì)算各個(gè)ITAAC 族的RANK分：

其中，RANKi為第i族的排序分，RANKi，j為第i族中第j個(gè)ITAAC 項(xiàng)目的排序分。

（2）計(jì)算所有ITAAC 的RANK總分：

（3）計(jì)算各個(gè)ITAAC 族RANK分占比：

（4）計(jì)算各個(gè)ITAAC 族的可利用資源：

其中，xtotol為總的可利用資源，可以用監(jiān)督檢查的時(shí)長(zhǎng)表征，xi為第i個(gè)ITAAC 族的可利用資源。

（5）在各ITAAC 族分別選擇監(jiān)督檢查清單，使得在資源消耗不超過(guò)xi的前提下，清單中ITAAC 項(xiàng)目排序分之和最高。

另一種為NRC 的核反應(yīng)堆管理處（Office of Nuclear Reactor Regulation）采用的方法［5］，即根據(jù)具體反應(yīng)堆設(shè)計(jì)特征和可利用監(jiān)管資源確定排序分限值，對(duì)于所有排序分超過(guò)限值的ITAAC 項(xiàng)目都將進(jìn)行監(jiān)督檢查，例如對(duì)于AP1000 和ABWR 排序分限值為0.4。

另外，無(wú)論采取何種方法，都要確保對(duì)每個(gè)ITAAC 族中的至少一項(xiàng)ITAAC 進(jìn)行監(jiān)督檢查。

可以看出，兩種方法各有其優(yōu)點(diǎn)，但目的均是在一定的資源配置下盡可能地對(duì)更重要的ITAAC 項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)督檢查。

3 總結(jié)

本文介紹了美國(guó)核管會(huì)所采用的ITAAC項(xiàng)目抽樣檢查方法，該方法以專家判斷為基礎(chǔ)，結(jié)合層次分析法等手段，確定了ITAAC 項(xiàng)目的分類、屬性及其價(jià)值分級(jí)和屬性權(quán)重，繼而對(duì)所有ITAAC 項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)分，根據(jù)評(píng)分抽樣選取最重要的ITAAC 項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)督檢查。

由此可以看出，這種抽樣方法并不局限于某一特定堆型，其過(guò)程充分體現(xiàn)了NRC 對(duì)ITAAC 的關(guān)注重點(diǎn)以及如何平衡風(fēng)險(xiǎn)和資源的監(jiān)管理念，抽樣選取ITAAC 項(xiàng)目的監(jiān)督檢查結(jié)果能夠最大程度地代表申請(qǐng)者所有ITAAC 的完成情況，從而確保對(duì)核動(dòng)力廠的建造活動(dòng)進(jìn)行充分監(jiān)管。希望可以借鑒這種方法以及方法背后的監(jiān)管理念，為我國(guó)建造核動(dòng)力廠監(jiān)督檢查項(xiàng)目的選取提供參考，實(shí)現(xiàn)監(jiān)管資源的高效分配，確保核動(dòng)力廠的建造質(zhì)量。