核電站大修期間核安全監督管理策略研究

李兵華

摘 要：核電站的年度換料大修是整個電站的一項重要生產活動，期間存在著較大的核安全風險。文章從反應性控制、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組核安全風險進行了分析，并結合秦山第二核電廠多次換料大修的經驗，提出了防御風險的管理對策。

關鍵詞：換料大修；核安全風險；核電站；對策

引言

核電站的年度換料大修是整個電站的一項重要生產活動。針對核安全控制的三大功能，反應性控制、堆芯冷卻和放射性物質的包容而言，機組在大修期間的核安全風險同功率運行相比一點也沒有降低。相反，在大修期間由于大量核安全相關設備因為檢修而退出運行，安全保障系統不可用，在發生事故時，操縱員可以動用的對策手段也相對較少，所以大修期間機組核安全風險應引起足夠的重視。

1 換料大修核安全風險分析

大修期間，由于有大量的設備退出運行進行檢修，安全保障系統不像功率運行期間那么完整，萬一發生事故，操縱員可以動用的對策手段少。因此，有必要對機組換料大修期間的核安全風險進行全面地分析，提出應對措施。歸納起來，大修期間的核安全風險可分為系統設備方面的，如：誤稀釋、誤提棒造成意外臨界、余熱排出系統故障使燃料組件失去冷卻、操作不當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：大修計劃、人員培訓、文件控制、經驗反饋等。

1.1 系統設備方面存在的風險

1.1.1 反應性控制

就反應性控制而言，盡管大修時反應堆處于次臨界狀態，自持鏈式反應已經終止，然而在此階段發生誤稀釋、意外臨界的風險相當大。此時控制棒可能全部插入堆芯，防止誤稀釋的手段相對較少，而且反應堆處于次臨界狀態，與功率運行時相比發現和探測到誤稀釋的難度增加。在功率運行時若發生誤稀釋，一回路平均溫度馬上會變化，用于一回路平均溫度控制的調節棒組立刻會有響應，而隨后△I會變化，對于這一系列變化容易被反應堆操縱員所發現和做出正確判斷。然而在次臨界狀態下，發現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現可能的誤稀釋，而一旦發現，時間也較晚，而且在大修時系統和設備的狀態多變，進行水傳輸的機會較多，操作頻繁，發生人因失誤的幾率也大為增加，因此發生誤稀釋的幾率也相對較大。典型的風險包括：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數）失效，行政隔離控制和計劃安排不當引起意外硼稀釋，無多重的硼補給管線可用以響應硼稀釋事件，未定期校驗停堆裕量等。

1.1.2 堆芯冷卻

就堆芯冷卻而言，在大修期間盡管自持鏈式裂變反應已經終止，然而堆芯中有大量的剩余釋熱需要有效地導出，否則將聚集從而導致燃料元件損壞。同時大修過程中由于需要檢修（機械或電氣檢修），可能導致燃料組件只有一列冷源，增加燃料元件失去冷卻的幾率。典型的風險包括大修計劃未考慮失去乏燃料水池冷卻的縱深防御措施，導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進行檢修，使余熱排出系統不可用；閥門誤操作，不可控地改變一回路流道，導致一回路水裝量快速喪失；反應堆水池充水前，未對水池密封、蒸汽發生器堵板和其它接管堵板等進行檢查或安裝后試驗，導致出現水裝量泄漏等。

1.1.3 放射性包容

對于放射性物質的包容而言，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，所以一旦發生放射性物質泄漏，其中部分安全屏障不可用，其后果可能造成放射性物質直接向環境排放。

安全殼在大修的某些階段需要密封，以限制放射性物質未受監督的釋放。如果安全殼的人員閘門和設備閘門以及與大氣相連的貫穿件在反應堆開蓋、裝卸料操作期間以及電源不可用時不能保持關閉狀態，則風險會大大提高。

1.1.4 電源保障

在停堆狀態下，交流電源維持堆芯和乏燃料水池的冷卻，并把衰變熱傳輸到熱阱中；使安全殼保持完整，并支持其它重要輔助功能等。經驗表明，核電廠很多事件與人員差錯引起重要系統失電有關，如大修計劃未能提供冗余的交流電源；停堆期間安全相關重要系統的交流和直流電源未得到保證；對失電引起的事件處理經驗欠缺等。

典型的風險包括在開關站、變壓器和電氣設備上進行相關檢修工作時未安裝警告信號或采取實體屏障；在多路電源停役的情況下在電廠唯一廠外電源的動力線路和變壓器上進行維修活動；主電源可用但相應的控制電源失效同樣導致核安全相關設備不可用等。

1.2 人因和管理上的風險

從人因和行政管理上，電廠存在的核安全風險主要涉及大修計劃、人員培訓、文件控制、經驗反饋等。大修中電廠內的工作人員數量很多，包括大量的承包商人員，而人總是要犯錯誤的，特別是在大量的操作過程中。因此，事先計劃不充分、文件包準備不足、培訓不足、時間的壓力、任務的壓力等都可能成為風險源。

2 換料大修核安全監督對策管理

2.1 機組狀態控制與核安全委員會會議

為保證換料大修期間機組核安全狀態滿足運行技術規格書的要求，秦山第二核電廠設有動態控制點程序DHP和靜態控制點程序SHP。DHP規程在狀態轉換前進行檢查，SHP規程是反應堆停留在某一狀態時進行檢查，保證機組系統和設備的配置滿足運行技術規格書的要求。

根據技術規格書要求，共設置了12個動態控制點，其中只有PT9DHP011是為正常運行時出現反應堆緊急停閉后再啟動之用外，其余均作為換料大修過程的控制點。

為了保證換料大修機組在整個換料大修過程中的安全全面受控，評價換料大修過程中的各項安全相關的活動，在大修過程中的幾個關鍵點，如：卸料前、裝料前和臨界前設置了核安全委員會（電廠核安全委員會）會議來進行評估。另外在大修期間也可以應某位委員或大修經理的要求針對某一問題召開專題會議。

2.2 大修計劃和關鍵路徑控制

事實證明，應至少提前一年準備大修計劃，大修計劃要得到各方人員的支持，以保證系統可利用率符合管理層的核安全期望值、程序要求和運行技術規格書要求。大修計劃要結合以往大修的經驗教訓進行制訂和優化，好的大修進度計劃可準確到小時而且不需要經常修改，不但總進度誤差小，各分項目的進度計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度計劃時是很有用的。隔離窗口的大小和組成由系統滿足停堆安全要求而定，隔離窗口或大修里程碑計劃是一種進度安排的技巧，在一臺設備或一個系統通道上安排的維修、在役檢查和試驗工作被安排在大修中的某個時間段進行。例如：在大修某個時間段內安排應急柴油發電機（EDG）退出運行，在此系統窗口中同時安排由EDG供電的安全設備的維修或試驗。這樣可保證在隔離窗口或里程碑終點前可安排品質再鑒定和功能再鑒定，而不至于將所有試驗拖延到大修近結束時進行，有效地保證大修計劃的完成。

根據國際上的運行經驗，單靠嚴格地遵守運行技術規格書的要求也許不能完全保證大修期間的安全裕量。因此，在進度計劃制訂期間，應明確規定大修期間必須確保安全功能可用的系統，如衰變熱的導出、中子監測、維持停堆裕度、反應堆系統水位監測和控制、正常和備用電源、對人員安全必要的系統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

根據統計，大修中人因事件的比例比非大修時期要高出三十個百分點。因此大修中人因事件的預防是防范事件發生的重中之重。此外根據以往的大修經驗，在連續進行的兩次大修中，后一次大修的人因事件數一般會少于前一次大修，這主要是因為與前一次大修相比較，后一次大修的參加人員無論是從精神狀態還是熟練程度上都有所增強。這一規律性的現象也說明減少大修中的人因運行事件是有規律可循的。秦山第二核電廠大修期間減少人因失誤的方法有：

（1）增加工作的主動性。大修期間工作很忙，但在組織實施各項工作時，采取積極主動的心態將比消極完成計劃任務得到事半功倍的效果。如：操縱員在工作閑暇時熟悉下一步的工作內容和運行文件；現場人員在接到工作文件后先分析工作量與風險點；工作完成后核實工作質量；閑暇時主動巡檢等都將有效地防止運行事件的發生。

（2）正視放射性傷害問題。秦山第二核電廠所發生的許多事件都與運行人員害怕照射劑量有關，部分工作人員害怕進入高放區；在高放區內操作時緊張，操作完畢后不檢查或驗證就離開現場，這往往為后續操作埋下隱患。因此我們必須正視這個問題，并應當樹立這樣一個理念，即操作中由于操作精細到位而多受一點劑量，實際上比后續返工可以少受許多不必要的劑量。

（3）正視進度與安全的關系。大修工作已經基本上達到標準化、程序化，只要每一個環節都不搶、不推，都能夠保質足量完成的話，運行事件的發生幾率將大大降低，大修進度也可以得到保證。

（4）增加工作的獨立性。在大修中應當極力避免跨班作業，運行值在接班后應當盡快分解工作任務，合理分配人力，保證工作量大的工作優先進行，在交班前至少要將手頭的工作完成一個階段后再交班。

（5）養成相互交流的工作習慣。相互交流的工作習慣不僅僅是口頭通知或電子郵件，還包括良好的日志記錄、完整的規程執行記錄以及良好的各種相關文件（如化學取樣單）等。相互交流的工作習慣不僅僅是工作前的風險分析和工作后的匯報，而且包括工作過程中的異常點分析、工作文件的缺陷記錄以及異常問題的處理記錄等等。這種工作習慣要在工作中不斷的自覺培養，同時輔之以一些引導性的獎懲措施，相信會對工作帶來好的反饋結果。

2.4大修培訓管理

大修核安全有關的培訓應著重注意余熱排出、廠外電源、反應堆冷卻劑裝量、燃料池的裝量和反應性控制或停堆裕量事件以及低水位運行和為防止意外硼稀釋方面的培訓。外部運行經驗應反映到培訓中去，特別是對非經常工作和關鍵項目，應考慮給予專門的培訓，并采用班前會進行復習。電廠人員，包括承包商和其它臨時指派去支持大修的人員，需要進行大修核安全方面的培訓。他們應了解縱深防御的概念，在大修期間提供縱深防御的系統或部件以及風險預防或限制措施。應使培訓人員了解停堆工況下堆芯毀損的潛在危險和事件的潛在后果。培訓中應強調怎樣去避免這些事件，并包括停堆期間可能發生事件的響應措施。

2.5大修經驗反饋應用

換料大修過程中的經驗反饋工作重點在預防，即大修過程中重要和關鍵活動事先的經驗反饋。隨著經驗反饋信息的積累，事先的經驗反饋工作已經有很好的基礎。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的人因失誤及設備故障的研究，特別是對人因失誤特點的清楚了解，結合大修計劃中安排的關鍵路徑上的生產活動，提前將以往出現過的相關事件以及產生的影響，以經驗反饋日報的形式發出，供相關工作人員參考和借鑒，達到減少和預防事件發生的目的。大修期間的經驗反饋應緊密結合大修里程碑和當日大修重要活動，提醒昨日的經驗和主要風險，特別是歷史上已出現過的事件、人因失誤等，這樣更有效，針對性強。

參考文獻

[1]昝云龍.大亞灣核電站生產管理叢書—安全管理[M].北京：原子能出版社，2002.

[2]昝云龍.大亞灣核電站生產管理叢書—運行管理[M].北京：原子能出版社，2002.

[3]換料大修運行人員必讀.秦山第二核電廠培訓教材[S].2005.

[4]換料大修計劃人員崗位必讀.秦山第二核電廠培訓教材[S].2005.