核電站大修期間核安全監(jiān)督管理策略研究

李兵華

摘 要：核電站的年度換料大修是整個(gè)電站的一項(xiàng)重要生產(chǎn)活動(dòng)，期間存在著較大的核安全風(fēng)險(xiǎn)。文章從反應(yīng)性控制、堆芯冷卻、放射性包容、電源保障以及人因管理等方面對換料大修機(jī)組核安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析，并結(jié)合秦山第二核電廠多次換料大修的經(jīng)驗(yàn)，提出了防御風(fēng)險(xiǎn)的管理對策。

關(guān)鍵詞：換料大修；核安全風(fēng)險(xiǎn)；核電站；對策

引言

核電站的年度換料大修是整個(gè)電站的一項(xiàng)重要生產(chǎn)活動(dòng)。針對核安全控制的三大功能，反應(yīng)性控制、堆芯冷卻和放射性物質(zhì)的包容而言，機(jī)組在大修期間的核安全風(fēng)險(xiǎn)同功率運(yùn)行相比一點(diǎn)也沒有降低。相反，在大修期間由于大量核安全相關(guān)設(shè)備因?yàn)闄z修而退出運(yùn)行，安全保障系統(tǒng)不可用，在發(fā)生事故時(shí)，操縱員可以動(dòng)用的對策手段也相對較少，所以大修期間機(jī)組核安全風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)引起足夠的重視。

1 換料大修核安全風(fēng)險(xiǎn)分析

大修期間，由于有大量的設(shè)備退出運(yùn)行進(jìn)行檢修，安全保障系統(tǒng)不像功率運(yùn)行期間那么完整，萬一發(fā)生事故，操縱員可以動(dòng)用的對策手段少。因此，有必要對機(jī)組換料大修期間的核安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全面地分析，提出應(yīng)對措施。歸納起來，大修期間的核安全風(fēng)險(xiǎn)可分為系統(tǒng)設(shè)備方面的，如：誤稀釋、誤提棒造成意外臨界、余熱排出系統(tǒng)故障使燃料組件失去冷卻、操作不當(dāng)造成燃料組件意外損壞、電源保障及安全殼的完整性等；人因管理方面的，如：大修計(jì)劃、人員培訓(xùn)、文件控制、經(jīng)驗(yàn)反饋等。

1.1 系統(tǒng)設(shè)備方面存在的風(fēng)險(xiǎn)

1.1.1 反應(yīng)性控制

就反應(yīng)性控制而言，盡管大修時(shí)反應(yīng)堆處于次臨界狀態(tài)，自持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)已經(jīng)終止，然而在此階段發(fā)生誤稀釋、意外臨界的風(fēng)險(xiǎn)相當(dāng)大。此時(shí)控制棒可能全部插入堆芯，防止誤稀釋的手段相對較少，而且反應(yīng)堆處于次臨界狀態(tài)，與功率運(yùn)行時(shí)相比發(fā)現(xiàn)和探測到誤稀釋的難度增加。在功率運(yùn)行時(shí)若發(fā)生誤稀釋，一回路平均溫度馬上會(huì)變化，用于一回路平均溫度控制的調(diào)節(jié)棒組立刻會(huì)有響應(yīng)，而隨后△I會(huì)變化，對于這一系列變化容易被反應(yīng)堆操縱員所發(fā)現(xiàn)和做出正確判斷。然而在次臨界狀態(tài)下，發(fā)現(xiàn)和探測到誤稀釋的手段相對較少，只有通過源量程中子通量和一回路硼濃度的變化來發(fā)現(xiàn)可能的誤稀釋，而一旦發(fā)現(xiàn)，時(shí)間也較晚，而且在大修時(shí)系統(tǒng)和設(shè)備的狀態(tài)多變，進(jìn)行水傳輸?shù)臋C(jī)會(huì)較多，操作頻繁，發(fā)生人因失誤的幾率也大為增加，因此發(fā)生誤稀釋的幾率也相對較大。典型的風(fēng)險(xiǎn)包括：探測硼稀釋手段（一回路取樣，在線分析和源量程探測器的計(jì)數(shù)）失效，行政隔離控制和計(jì)劃安排不當(dāng)引起意外硼稀釋，無多重的硼補(bǔ)給管線可用以響應(yīng)硼稀釋事件，未定期校驗(yàn)停堆裕量等。

1.1.2 堆芯冷卻

就堆芯冷卻而言，在大修期間盡管自持鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)已經(jīng)終止，然而堆芯中有大量的剩余釋熱需要有效地導(dǎo)出，否則將聚集從而導(dǎo)致燃料元件損壞。同時(shí)大修過程中由于需要檢修（機(jī)械或電氣檢修），可能導(dǎo)致燃料組件只有一列冷源，增加燃料元件失去冷卻的幾率。典型的風(fēng)險(xiǎn)包括大修計(jì)劃未考慮失去乏燃料水池冷卻的縱深防御措施，導(dǎo)致乏燃料水池失去冷卻，或在高衰變熱或低水裝量期間，安排對余熱排出系統(tǒng)進(jìn)行檢修，使余熱排出系統(tǒng)不可用；閥門誤操作，不可控地改變一回路流道，導(dǎo)致一回路水裝量快速喪失；反應(yīng)堆水池充水前，未對水池密封、蒸汽發(fā)生器堵板和其它接管堵板等進(jìn)行檢查或安裝后試驗(yàn)，導(dǎo)致出現(xiàn)水裝量泄漏等。

1.1.3 放射性包容

對于放射性物質(zhì)的包容而言，在大修期間，核安全三道屏障不一定完整，燃料組件可能在堆芯，也可能在核燃料廠房，而在燃料組件的裝卸料的過程中，燃料組件損壞的可能性也較大，而作為第二道屏障的一回路壓力邊界也開啟，第三道屏障安全殼存在失效可能，所以一旦發(fā)生放射性物質(zhì)泄漏，其中部分安全屏障不可用，其后果可能造成放射性物質(zhì)直接向環(huán)境排放。

安全殼在大修的某些階段需要密封，以限制放射性物質(zhì)未受監(jiān)督的釋放。如果安全殼的人員閘門和設(shè)備閘門以及與大氣相連的貫穿件在反應(yīng)堆開蓋、裝卸料操作期間以及電源不可用時(shí)不能保持關(guān)閉狀態(tài)，則風(fēng)險(xiǎn)會(huì)大大提高。

1.1.4 電源保障

在停堆狀態(tài)下，交流電源維持堆芯和乏燃料水池的冷卻，并把衰變熱傳輸?shù)綗嶷逯?；使安全殼保持完整，并支持其它重要輔助功能等。經(jīng)驗(yàn)表明，核電廠很多事件與人員差錯(cuò)引起重要系統(tǒng)失電有關(guān)，如大修計(jì)劃未能提供冗余的交流電源；停堆期間安全相關(guān)重要系統(tǒng)的交流和直流電源未得到保證；對失電引起的事件處理經(jīng)驗(yàn)欠缺等。

典型的風(fēng)險(xiǎn)包括在開關(guān)站、變壓器和電氣設(shè)備上進(jìn)行相關(guān)檢修工作時(shí)未安裝警告信號(hào)或采取實(shí)體屏障；在多路電源停役的情況下在電廠唯一廠外電源的動(dòng)力線路和變壓器上進(jìn)行維修活動(dòng)；主電源可用但相應(yīng)的控制電源失效同樣導(dǎo)致核安全相關(guān)設(shè)備不可用等。

1.2 人因和管理上的風(fēng)險(xiǎn)

從人因和行政管理上，電廠存在的核安全風(fēng)險(xiǎn)主要涉及大修計(jì)劃、人員培訓(xùn)、文件控制、經(jīng)驗(yàn)反饋等。大修中電廠內(nèi)的工作人員數(shù)量很多，包括大量的承包商人員，而人總是要犯錯(cuò)誤的，特別是在大量的操作過程中。因此，事先計(jì)劃不充分、文件包準(zhǔn)備不足、培訓(xùn)不足、時(shí)間的壓力、任務(wù)的壓力等都可能成為風(fēng)險(xiǎn)源。

2 換料大修核安全監(jiān)督對策管理

2.1 機(jī)組狀態(tài)控制與核安全委員會(huì)會(huì)議

為保證換料大修期間機(jī)組核安全狀態(tài)滿足運(yùn)行技術(shù)規(guī)格書的要求，秦山第二核電廠設(shè)有動(dòng)態(tài)控制點(diǎn)程序DHP和靜態(tài)控制點(diǎn)程序SHP。DHP規(guī)程在狀態(tài)轉(zhuǎn)換前進(jìn)行檢查，SHP規(guī)程是反應(yīng)堆停留在某一狀態(tài)時(shí)進(jìn)行檢查，保證機(jī)組系統(tǒng)和設(shè)備的配置滿足運(yùn)行技術(shù)規(guī)格書的要求。

根據(jù)技術(shù)規(guī)格書要求，共設(shè)置了12個(gè)動(dòng)態(tài)控制點(diǎn)，其中只有PT9DHP011是為正常運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)反應(yīng)堆緊急停閉后再啟動(dòng)之用外，其余均作為換料大修過程的控制點(diǎn)。

為了保證換料大修機(jī)組在整個(gè)換料大修過程中的安全全面受控，評價(jià)換料大修過程中的各項(xiàng)安全相關(guān)的活動(dòng)，在大修過程中的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，如：卸料前、裝料前和臨界前設(shè)置了核安全委員會(huì)（電廠核安全委員會(huì)）會(huì)議來進(jìn)行評估。另外在大修期間也可以應(yīng)某位委員或大修經(jīng)理的要求針對某一問題召開專題會(huì)議。

2.2 大修計(jì)劃和關(guān)鍵路徑控制

事實(shí)證明，應(yīng)至少提前一年準(zhǔn)備大修計(jì)劃，大修計(jì)劃要得到各方人員的支持，以保證系統(tǒng)可利用率符合管理層的核安全期望值、程序要求和運(yùn)行技術(shù)規(guī)格書要求。大修計(jì)劃要結(jié)合以往大修的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)進(jìn)行制訂和優(yōu)化，好的大修進(jìn)度計(jì)劃可準(zhǔn)確到小時(shí)而且不需要經(jīng)常修改，不但總進(jìn)度誤差小，各分項(xiàng)目的進(jìn)度計(jì)劃誤差也要求盡量做到很小。

隔離窗口或大修里程碑已證明在制訂大修總體進(jìn)度計(jì)劃時(shí)是很有用的。隔離窗口的大小和組成由系統(tǒng)滿足停堆安全要求而定，隔離窗口或大修里程碑計(jì)劃是一種進(jìn)度安排的技巧，在一臺(tái)設(shè)備或一個(gè)系統(tǒng)通道上安排的維修、在役檢查和試驗(yàn)工作被安排在大修中的某個(gè)時(shí)間段進(jìn)行。例如：在大修某個(gè)時(shí)間段內(nèi)安排應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)（EDG）退出運(yùn)行，在此系統(tǒng)窗口中同時(shí)安排由EDG供電的安全設(shè)備的維修或試驗(yàn)。這樣可保證在隔離窗口或里程碑終點(diǎn)前可安排品質(zhì)再鑒定和功能再鑒定，而不至于將所有試驗(yàn)拖延到大修近結(jié)束時(shí)進(jìn)行，有效地保證大修計(jì)劃的完成。

根據(jù)國際上的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，單靠嚴(yán)格地遵守運(yùn)行技術(shù)規(guī)格書的要求也許不能完全保證大修期間的安全裕量。因此，在進(jìn)度計(jì)劃制訂期間，應(yīng)明確規(guī)定大修期間必須確保安全功能可用的系統(tǒng)，如衰變熱的導(dǎo)出、中子監(jiān)測、維持停堆裕度、反應(yīng)堆系統(tǒng)水位監(jiān)測和控制、正常和備用電源、對人員安全必要的系統(tǒng)和部件以及安全殼完整性要求、冷卻水的可利用性等。

2.3減少人因失誤

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，大修中人因事件的比例比非大修時(shí)期要高出三十個(gè)百分點(diǎn)。因此大修中人因事件的預(yù)防是防范事件發(fā)生的重中之重。此外根據(jù)以往的大修經(jīng)驗(yàn)，在連續(xù)進(jìn)行的兩次大修中，后一次大修的人因事件數(shù)一般會(huì)少于前一次大修，這主要是因?yàn)榕c前一次大修相比較，后一次大修的參加人員無論是從精神狀態(tài)還是熟練程度上都有所增強(qiáng)。這一規(guī)律性的現(xiàn)象也說明減少大修中的人因運(yùn)行事件是有規(guī)律可循的。秦山第二核電廠大修期間減少人因失誤的方法有：

（1）增加工作的主動(dòng)性。大修期間工作很忙，但在組織實(shí)施各項(xiàng)工作時(shí)，采取積極主動(dòng)的心態(tài)將比消極完成計(jì)劃任務(wù)得到事半功倍的效果。如：操縱員在工作閑暇時(shí)熟悉下一步的工作內(nèi)容和運(yùn)行文件；現(xiàn)場人員在接到工作文件后先分析工作量與風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)；工作完成后核實(shí)工作質(zhì)量；閑暇時(shí)主動(dòng)巡檢等都將有效地防止運(yùn)行事件的發(fā)生。

（2）正視放射性傷害問題。秦山第二核電廠所發(fā)生的許多事件都與運(yùn)行人員害怕照射劑量有關(guān)，部分工作人員害怕進(jìn)入高放區(qū)；在高放區(qū)內(nèi)操作時(shí)緊張，操作完畢后不檢查或驗(yàn)證就離開現(xiàn)場，這往往為后續(xù)操作埋下隱患。因此我們必須正視這個(gè)問題，并應(yīng)當(dāng)樹立這樣一個(gè)理念，即操作中由于操作精細(xì)到位而多受一點(diǎn)劑量，實(shí)際上比后續(xù)返工可以少受許多不必要的劑量。

（3）正視進(jìn)度與安全的關(guān)系。大修工作已經(jīng)基本上達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化、程序化，只要每一個(gè)環(huán)節(jié)都不搶、不推，都能夠保質(zhì)足量完成的話，運(yùn)行事件的發(fā)生幾率將大大降低，大修進(jìn)度也可以得到保證。

（4）增加工作的獨(dú)立性。在大修中應(yīng)當(dāng)極力避免跨班作業(yè)，運(yùn)行值在接班后應(yīng)當(dāng)盡快分解工作任務(wù)，合理分配人力，保證工作量大的工作優(yōu)先進(jìn)行，在交班前至少要將手頭的工作完成一個(gè)階段后再交班。

（5）養(yǎng)成相互交流的工作習(xí)慣。相互交流的工作習(xí)慣不僅僅是口頭通知或電子郵件，還包括良好的日志記錄、完整的規(guī)程執(zhí)行記錄以及良好的各種相關(guān)文件（如化學(xué)取樣單）等。相互交流的工作習(xí)慣不僅僅是工作前的風(fēng)險(xiǎn)分析和工作后的匯報(bào)，而且包括工作過程中的異常點(diǎn)分析、工作文件的缺陷記錄以及異常問題的處理記錄等等。這種工作習(xí)慣要在工作中不斷的自覺培養(yǎng)，同時(shí)輔之以一些引導(dǎo)性的獎(jiǎng)懲措施，相信會(huì)對工作帶來好的反饋結(jié)果。

2.4大修培訓(xùn)管理

大修核安全有關(guān)的培訓(xùn)應(yīng)著重注意余熱排出、廠外電源、反應(yīng)堆冷卻劑裝量、燃料池的裝量和反應(yīng)性控制或停堆裕量事件以及低水位運(yùn)行和為防止意外硼稀釋方面的培訓(xùn)。外部運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)應(yīng)反映到培訓(xùn)中去，特別是對非經(jīng)常工作和關(guān)鍵項(xiàng)目，應(yīng)考慮給予專門的培訓(xùn)，并采用班前會(huì)進(jìn)行復(fù)習(xí)。電廠人員，包括承包商和其它臨時(shí)指派去支持大修的人員，需要進(jìn)行大修核安全方面的培訓(xùn)。他們應(yīng)了解縱深防御的概念，在大修期間提供縱深防御的系統(tǒng)或部件以及風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防或限制措施。應(yīng)使培訓(xùn)人員了解停堆工況下堆芯毀損的潛在危險(xiǎn)和事件的潛在后果。培訓(xùn)中應(yīng)強(qiáng)調(diào)怎樣去避免這些事件，并包括停堆期間可能發(fā)生事件的響應(yīng)措施。

2.5大修經(jīng)驗(yàn)反饋應(yīng)用

換料大修過程中的經(jīng)驗(yàn)反饋工作重點(diǎn)在預(yù)防，即大修過程中重要和關(guān)鍵活動(dòng)事先的經(jīng)驗(yàn)反饋。隨著經(jīng)驗(yàn)反饋信息的積累，事先的經(jīng)驗(yàn)反饋工作已經(jīng)有很好的基礎(chǔ)。也就是說，通過對國際上其他電站和本電廠在以往多次大修中出現(xiàn)的人因失誤及設(shè)備故障的研究，特別是對人因失誤特點(diǎn)的清楚了解，結(jié)合大修計(jì)劃中安排的關(guān)鍵路徑上的生產(chǎn)活動(dòng)，提前將以往出現(xiàn)過的相關(guān)事件以及產(chǎn)生的影響，以經(jīng)驗(yàn)反饋日報(bào)的形式發(fā)出，供相關(guān)工作人員參考和借鑒，達(dá)到減少和預(yù)防事件發(fā)生的目的。大修期間的經(jīng)驗(yàn)反饋應(yīng)緊密結(jié)合大修里程碑和當(dāng)日大修重要活動(dòng)，提醒昨日的經(jīng)驗(yàn)和主要風(fēng)險(xiǎn)，特別是歷史上已出現(xiàn)過的事件、人因失誤等，這樣更有效，針對性強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

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[3]換料大修運(yùn)行人員必讀.秦山第二核電廠培訓(xùn)教材[S].2005.

[4]換料大修計(jì)劃人員崗位必讀.秦山第二核電廠培訓(xùn)教材[S].2005.