M310堆型核島全面在役檢查計劃的管理與優化

王偉國

【摘 要】M310堆型是國內營運最廣泛的機型，其全面在役檢查大修實施的項目眾多，計劃實施難度大，尋求在役檢查項目實施計劃最優化則有助于減少核電機組停堆時間，從而提高核電廠核安全和發電業績水平。本文綜合分析了維修工作和其他無損檢測任務、一回路水位狀態、人力資源、在役檢查檢驗技術的局限性等因素對在役檢查項目實施的影響，探討了目前在役檢查計劃管理采用的水位圖與甘特圖結合法、關鍵路徑法、動態管理等計劃管理方法和手段，在此基礎上對核島全面在役檢查大修典型的實施計劃進行了總結和歸納。本文針對國內某電廠201大修新的要求和困難，通過對反應堆壓力容器筒體超聲/射線/視頻檢查項目、射線檢查項目，遠程視頻檢查項目計劃調整優化，縮短了大修工期的同時，提高了人員的利用率。

【關鍵字】機組大修；在役檢查；計劃優化

中圖分類號： TU528；TM623 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）35-0210-005

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.35.091

Management and optimization of M310 reactor nuclear island comprehensive in-service inspection plan

WANG Wei-guo

（China Nuclear Power Operation Technology Corporation，LTD.， In-service Inspection Center Wuhan Hubei 430000， China）

【Abstract】The M310 reactor type as the most widely used model in China， includes many projects， and is difficult to implement the plan. The optimized plan will help to reduce the shutdown time of the nuclear power plant， thereby increasing nuclear power plant nuclear safety and power generation performance levels. This article comprehensively analyzes the impact of maintenance work and other non-destructive testing tasks， the influence of the status of the water level in the primary circuit， the limitations of human resources， in-service inspection and inspection technologies， and other factors on the implementation of in-service inspection projects， and discusses the current in-service inspection program management. Water level maps and Gantt chart combination method， key path method， dynamic management and other program management methods and methods， on this basis， the nuclear island comprehensive in-service inspection and overhaul typical implementation plan was summarized. In response to the new requirements and difficulties for the major repairs of Fuqing 201 overhaul， this paper has improved the utilization rate of personnel by shortening the overhaul period while optimizing the ultrasonic UT/RT/video inspection items， radiographic inspection items， and remote video inspection project plans for reactor pressure vessels.

【Key words】Overhaul； In-service inspection； Plan optimization

0 前言

核電作為清潔能源是電力供應不能缺少的部分，而核電站的涉核特性也給核電機組安全運行提出了更高的管理要求。核電廠大修期間的核島在役檢查作為預防性工作，是在核電機組運行壽期內，對核安全系統、部件以及支承進行有計劃的定期檢驗，以便及時發現新產生的缺陷和跟蹤已知缺陷的擴展，是機組安全可靠運行的基礎。

根據核電廠機組在役檢查大綱編制各核電機組全壽期的在役檢查計劃，再結合經驗反饋項目、維修技改配合項目，最終形成核島年度大修在役檢查計劃。在役檢查活動在實施前需要向核安全監管單位進行申報，在活動實施結束后需要將檢查結果向核安全監管單位進行備案。因此，在役檢查項目一旦確定就不易更改，必須在當次大修工期內完成年度計劃的所有檢查項目。

M310堆型機組是國內應運最廣泛的堆型，其換料大修按照在役檢查項目分類，分為全面在役檢查大修和部分在役檢查大修，其中全面在役檢查大修從第一次大修開始，十年一次，包含一回路主要設備的所有在役檢查項目、水壓試驗、安全殼打壓試驗等，項目眾多，計劃實施難度大。隨著行業管理和技術水平不斷發展，為減少核電機組停堆大修工期，核電廠要求合理有序的安排在役檢查項目，優化在役檢查項目的實施計劃，給在役檢查項目實施計劃管理提出了更高的要求。

1 在役檢查實施計劃管理影響因素

1.1 維修工作及新增無損檢測任務影響

核電機組在上一運行周期內發現的設備異常，必須在本次大修中進行檢查或解決。接受的內外部經驗反饋、不符合項等，監管單位要求必須在本次大修實施維修和預防性維修項目，以保證機組的安全運行。上述的維修項目將影響核電在役檢查對象設備和空間、資源占用，尤其是蒸汽發生器和穩壓器等主設備的占用狀態，從而影響大修在役檢查的計劃實施。

近幾年進行的BOSS接管焊縫排查和返修、一回路閥門的解體檢修更換等重大檢修項目，在檢修周圍的空間，人力資源，核島內水、電、氣等資源方面，會對在役檢查的計劃安排起到非常大的干擾作用。

1.2 一回路水位狀態影響

M310 堆型機組的一回路的冷卻劑和慢化劑采用的是帶硼水。為了滿足反應堆開關蓋，換料等和一回路相關管道設備的在役檢查，一回路在大修期間水位要不斷變化，這種情況在全面大修表現得十分明顯。核電廠大修期間一回路的水位分為運行水位、壓力容器檢查水位、低低水位等，在不同的水位階段設備的狀態也不盡相同，設備和管道有水等介質對通常目視，超聲，射線檢查以及專用在役檢查檢查設備的運行都有影響。

另外，核電廠放射性的工作環境也是在役檢查考慮的必要因素，水對放射性對一定的屏蔽作用，因此在不同水位階段，檢查對象的環境劑量也會不同。考慮到劑量最優化原則，在役檢查實施計劃安排時應考慮在技術和工期允許下，盡量放在人員受照劑量最低的情況下進行。

1.3 人力資源

由于核島在役檢查對從業人員技能綜合素質要求較高，且有核工業無損檢測持證要求，人員儲備需要很長時間，而大修計劃根據機組燃料損耗率、設備故障等問題會調整停堆的時間，會不定期出現不同機組大修重疊的情況。在人員需求大于供給的情況下，人員問題也將影響在役檢查的計劃安排。將機組項目計劃和人員排布緊密結合，使得項目人員的占用率平均化、充分化也是核電廠在役檢查計劃安排考慮的重要因素之一。

同時，由于人員年劑量有限值，在役檢查從業人員會隨著工作量的累計而造成累計劑量會越來越高。當近一年周期內累計劑量接近限值時，人員當年將不能再從事放射性工作，遵循ALARA原則，也需要合理安排在役檢查實施計劃，避免人員集中、超劑量等情況出現。

1.4 部分在役檢查技術的局限性

射線檢查技術實施時，會使周圍環境處于高放射性環境，作業區域內要進行人員隔離，防止發生誤照射，因此射線檢查隔離區域內禁止其他作業進行，這樣會對其他在役檢查和維修工作帶來影響。

另外，對于同一部件不同的檢查項目，由于檢查手段和使用設備的限制，對設備的狀態要求不同，例如蒸汽發生器一次側水室內檢查主要包括蒸汽發生器傳熱管渦流檢查，蒸汽發生器一次側水室視頻檢查，蒸汽發生器一次側進出口接管焊縫射線檢查、蒸汽發生器一次側人孔孔帶的手動超聲檢查四個項目，其中四個項目前提條件需要各不相同，但都會占用蒸汽發生器的一次側人孔的位置，不能同時進行。蒸汽發生器一次側進出口接管焊縫射線檢查，采用專用工具將放射源送至管道中心曝光的方式來進行檢查，其檢查前提條件為一次側沒有安裝堵板。蒸汽發生器傳熱管渦流檢查和一次側水室視頻檢查則需要一次側安裝防異物堵板，以保證一回路不會產生無法取出的異物。而蒸汽發生器一次側人孔孔帶的手動超聲檢查則不需要設備進入水室，只需要介入蒸汽發生器一次側人孔孔帶即可。

2 在役檢查計劃管理方法

2.1 水位圖與甘特圖結合法

核電廠的工作是采用工作許可管理，在役檢查人員將年度大修檢查任務按照隔離狀態，檢查方法等分解為多項檢查項目，建立相對應的工作包，明確隔離狀態、檢查時機，檢查內容和步驟，必要的手續等。

本文創新采用將水位圖和各個檢查項目工作包甘特圖結合起來制定檢查項目計劃，在役檢查項目計劃管理以水位圖作為基礎，將在役檢查各個檢查項目采用甘特圖用線條標出各個項目的起、止時間和延續時間。項目清晰明確，一目了然，從而可以清晰了解到整體項目的時間以及項目分布。不僅對在役檢查計劃實施具有指導作用，也可以有效的跟蹤檢查項目執行狀態。

2.2 關鍵路徑法

在役檢查項目根據檢查方法、檢查對象、檢查手段的不同，實施的時間和長短也不盡相同，計劃安排必須從不同項目的特點出發，對具體項目進行綜合分析進行安排考慮。關鍵路徑法首先考慮將直接制約機組大修工期長短的在役檢查項目或者隨著機組狀態必須在特定窗口內實施的項目作為關鍵路徑項目，這些項目必須優先安排和考慮，并需要集中優勢力量和資源進行保障和24小時連續作業。關鍵路徑在役檢查項目安排后，然后再根據關鍵路徑的資源和空間占用情況，安排其他的靈活度高的項目，從而保證機組大修的工期時，也充分了考慮資源的安排。

2.3 動態管理

在役檢查項目進度控制是個動態的控制過程，由于受電廠大修計劃及突發事件、以及在役檢查專用設備故障的影響，在役檢查進度與計劃往往會有偏差，計劃協調部門每日對項目進度進行跟蹤，對完成的情況進行工作包的關閉，梳理完成的項目和進度，對異常和重要的工作進行跟蹤，并根據實施情況隨時調整并跟蹤計劃，并盡量使項目按調整后的計劃繼續進行，以保障各項工作順利實施。

通過項目管理軟件可以實現項目的實時動態管理。核電廠的大修計劃管理采用項目軟件，將工作準備，工作實施，監督控制、檢查結果集成，實現多用戶，多組件全大修周期跟蹤和動態管理。類似應用的軟件有生產管理系統EAM，項目管理軟件P6等。

同時，在大修實施期間召開大修計劃會和例會，將近三天的工作編制三日滾動計劃，討論和宣貫每日項目實施計劃，跟蹤項目實施進度，保證在役檢查工作按計劃實施，不發生漏檢情況。

3 核島全面在役檢查的典型實施計劃

核電廠的大修基本在半年以上就可確認工期及計劃安排，提前進行工作文件、設備、人員的安排，提前針對性識別風險。在役檢查承包商同時根據檢查任務確定人員和組織機構，并進行設備維修、備品備件的采購，技術交底，培訓等工作。

典型核島全面在役檢查大修實施計劃是指在沒有大的維修項目或者外部經驗反饋的項目干擾下，人員資源比較充足，綜合考慮了在役檢查技術和設備局限性的影響的實施計劃。典型核島全面在役檢查大修其一回路的水位狀態分布如圖2所示，主要分為機組下行階段，卸料階段、低低水位階段、一回路水壓試驗階段、壓力容器檢查水位階段、安全殼打壓階段、裝料階段、和機組上行階段，在役檢查項目根據一回路水位不同的狀態分布在不同的時期。

機組停堆解列后，標志著大修的正式開始，首先進行的在役檢查項目一般是熱停堆期間的目視，主要考慮第一時間發現運行期間造成的管道設備破損泄漏，觀察設備的完整性等問題。機組進入冷停堆之后機組卸料之前，需要進行反應堆壓力容器底封頭的視頻檢查以及指套管渦流檢查，主要考慮是周圍環境劑量在此時為低點。

機組卸料期間，主要從事的在役檢查主要是燃料的相關視頻檢查等，一回路隨后進入到低低水位，反應堆壓力容器頂蓋吊至頂蓋間存放，蒸汽發生器、穩壓器主設備基本開口，這階段射線、超聲、滲透、目視、磁粉等手動方法工作大面積鋪開，反應堆壓力容器頂蓋、蒸汽發生器、穩壓器等自動化的視頻也可同步開始，直到低低水位期間結束。

接下來開始進行一回路水壓試驗，在役檢查項目包含一回路水壓試驗期間聲發射和目視檢查等項目，緊跟機組狀態進行，壓力平臺停留時間窗口短，該期間的在役檢查項目必須在一回路水壓試驗平臺開始前和結束前完成規定的監測和檢查。一旦錯過時間窗口，導致項目不可逆，會造成漏檢。

一回路水壓試驗結束后，主螺栓和主螺母重新卸下，反應堆壓力容器頂蓋重新打開，燃料水池水位升至壓力容器檢查水位，開始進行反應堆壓力容器筒體自動超聲/視頻/射線檢查。

反應堆壓力容器是核電廠的核心部件也是最貼近燃料的位置，因此筒體內部環境劑量大，遵循劑量最優化原則，一般情況下需要換料水池的水位必須淹沒壓力容器筒體的法蘭，以保證有充分的劑量屏蔽作用，同時，反應堆壓力容器筒體檢查系統也需要用水進行超聲耦合，因此在檢查時，壓力容器的水位比較特殊，必須單獨進行隔離，以創造壓力容器的檢查窗口。在壓力容器筒體自動超聲/視頻/射線檢查實施的同時，蒸汽發生器一次側安裝防水堵板，反應堆水池和構件池水閘門關閉，蒸汽發生器傳熱管渦流檢查和堆內構件視頻檢同時進行。主螺栓超聲/渦流和主螺母渦流檢查在AC廠房也同步進行。

上述檢查結束后，所有設備撤出核島，開始進行安全殼打壓試驗，安全殼打壓試驗完成后，最后進入裝料階段，同時進行的項目有燃料裝料后的燃料組件核查，以保證燃料位置擺放正確、無異物。

隨后核島關閉，機組開始上行。此時在役檢查現場工作基本結束，主要是進行工作包的關閉、檢查報告的編寫，并在機組的臨界前檢查前需提交在役檢查總報告給核安全監管單位審查。

4 國內某電廠201大修核島在役檢查計劃管理優化

國內某電廠201大修是2號機組首次全面在役檢查大修，除典型全面在役檢查大修項目眾多、機組狀態變化復雜的特點外，同時還遇到以下新的要求和挑戰。

（1）核電廠提出201大修工期要控制60天內的目標，要求各部門優化計劃，縮短大修工期。

（2）根據經驗反饋，核安全監管單位要求201大修期間實施一回路壓力邊界內的所有核一級BOSS射線排查和返修。

（3）201大修與其他核電廠多個機組大修沖突，面臨人力資源緊張的情況。

為應對201大修上述問題，本文考慮在役檢查影響因素，根據計劃管理方法，在合理的區間對全面大修的在役檢查計劃進行了部分調整。

4.1 反應堆壓力容器筒體超聲/射線/視頻檢查工序優化

圖4 反應堆壓力容器檢查調整后檢查邏輯圖

由于反應堆壓力容器筒體超聲/射線/視頻檢查需要單獨設置檢查水位，與其他重大的工作存在物理隔離，因此受維修工作和其他在役檢查工作的影響不大，另壓力容器筒體檢查項目組包含超聲、射線、視頻、機械、控制等各方面人員，人員緊缺的情況下可以從其他項目抽調，因此壓力容器筒體檢查計劃安排影響主要是首先考慮一回路水位的影響，盡可能減少壓力容器水位占用關鍵路徑的時間。同時根據水位圖和甘特圖結合法可以看出，只要減少壓力容器水位的窗口時間，就可以有效縮短大修的工期。

為減少壓力容器檢查水位的時間，針對現有的SUPREEM反應堆壓力容器筒體檢查設備的特點，將壓力容器筒體檢查項目任務細分，將壓力容器的下筒體環焊縫，上筒體環焊縫、底封頭環焊縫超聲檢查和定量進行提前到低低水位期間檢查，當上述焊縫檢查完成后，再提升到壓力容器檢查水位進行壓力容器接管以上的部位的檢查。調整后壓力容器具體邏輯圖如圖4所示。

低低水位期間實施壓力容器接管下焊縫檢查，檢查人員期間安裝反應堆壓力容器檢查工具時，由于屏蔽的水較少，造成人員在安裝檢查工具時受的劑量增加，但可以控制在可接受的范圍。

通過上述檢查邏輯計劃調整，既可以滿足壓力容器檢查超聲探頭在水下檢查的技術要求，同時將部分檢查提前到低低水位和其他工作并行進行，有效的減少了壓力容器占用大修關鍵路徑的時間，可以縮短整個大修工期3-4天。

4.2 射線檢查項目計劃優化

201大修核島內射線檢查任務主要有3臺蒸汽發生器一次側進出口接管焊縫，穩壓器筒體及接管焊縫，反應堆壓力容器進出口接管焊縫、核輔助管道焊縫以及核一級BOSS焊縫、技改項目配合無損檢測等檢查。其中除反應堆壓力容器進出口接管焊縫射線檢查在壓力容器水位窗口實施外，其他設備和管道焊縫射線檢查由于有設備和管道有介質排空的隔離要求，受一回路水位的影響，因此射線工作必須放到低低水位主隔離下進行，射線工作成為低低水位的關鍵路徑，射線檢查項目的長短將直接決定低低水位的時間。

由于射線檢查技術局限性的影響，同一區域的射線檢查會相互影響，加之射線檢查工作量較大，按照關鍵路徑法進行安排，最大射線任務集中在核島內5米-10米區域，因此上述區域內的射線檢查為射線項目的關鍵路徑。在安排射線檢查計劃時，優先考慮核島5米-10米區域射線，然后再根據上述區域內的射線安排再進行其他區域的射線工作。

201大修射線項目組人力資源安排參考核島內最多同時4顆放射源同時進行探傷，安排4組射線檢查人員，首先將三臺蒸汽發生器一次側進出口接管射線檢查并行，然后再進行穩壓器射線檢查，從而將主設備人員錯開，同時保證射線底片不合格后有時間進行補拍，其他區域的焊縫不作為關鍵路徑，安裝錯開人員高峰期進行順序安排。核島內射線檢查邏輯圖如表1所示。

經過上述安排，可以將核島內射線檢查任務控制在12天左右，同時又可將蒸汽發生器和穩壓器主設備射線檢查錯開，有利于減少射線項目人員的總數。

4.3 遠程視頻檢查項目計劃優化

201大修遠程視頻檢查項目包含了反應堆壓力容器底部外表面視頻檢查、反應堆壓力容器頂蓋內表面視頻檢查，穩壓器內表面視頻檢查，蒸汽發生器一次側水室視頻檢查、堆內構件視頻檢查等項目。遠程設備都是專用化的檢查設備，檢查人員需對檢查對象、檢查機械設備、檢查專用控制系統熟悉，能夠熟練操作檢查設備，并在設備有故障時有能力進行維修，因此遠程視頻檢查項目對人員綜合素質要求很高。國內某電廠201大修期間視頻項目人力資源相對緊張，優化遠程視頻檢查的順序，將遠程視頻項目串行進行，可以有效提高視頻檢查項目人員利用率。

機組進行冷停堆狀態，反應堆壓力容器的底部中子通量探頭還未拔出，此時反應堆壓力容器底部位置環境劑量為低點，此時適宜進行一回路水壓試驗前反應堆壓力容器底部外側視頻檢查，同理，一回路水壓試驗后反應堆壓力容器底部外側視頻檢查一般安裝在裝料后，中子通量探頭回插后進行。堆內構件視頻檢查的前提條件是堆內構件從壓力容器吊出，換料水池的水位將堆內構件淹沒，因此堆內構件檢查既可以放到低低水位進行，也可以放到壓力容器檢查水位進行。而除了反應堆壓力容器底部視頻檢查、堆內構件視頻檢查外，其他設備和部件視頻檢查需要檢查設備隔離排空，并將相應的設備人孔打開或者處于可檢查的狀態，因此一般是在低低水位進行。

低低水位期間視頻的檢查的安排主要考慮盡量將視頻檢查串行進行，機組剛進入低低水位，反應堆頂蓋已被吊到頂蓋間存放，一般1-2天后，表面水分干燥，具備檢查條件，而穩壓器開孔后由于人孔比較小，內表面水分揮發較慢，一般遲于頂蓋視頻檢查，待上述兩個設備檢查完畢，蒸汽發生器已完成進出口的射線檢查，安裝堵板后也具備了檢查狀態，可以和蒸汽發生器傳熱管渦流檢查并行交替進行。堆內構件則放到壓力容器檢查水位期間進行，從而保證與其他視頻檢查錯開，從而保證人員充分利用。201大修視頻檢查項目實施計劃邏輯示意圖如圖5所示。

上述安排可以保證完成全面大修所有的視頻檢查任務的同時，提高視頻檢查人員的人用利用率，視頻檢查總人員控制在8-10名就可以滿足全面大修所有視頻檢查工作。

經過總體水位和檢查項目序列的調整，201大修的一回路水位圖相比典型大修發現了變化，例如圖6所示，201大修的工期在圓滿完成各項檢查任務的同時，縮短到了60天左右。

5 結束語

（1）結合在役檢查的影響因素，采用水位圖和項目甘特圖結合法，關鍵路徑法等方法，直觀明了，邏輯清晰，通過實踐證明可以對在役檢查項目管理實施有效的動態管理。

（2）引進先進的管理經驗，提高在役檢查項目管理水平，合理有序的安排在役檢查項目，優化在役檢查項目的實施計劃，可以保質保量的完成在役檢查項目的同時，縮短大修的工期，提高機組的發電水平。

（3）通過進一步明確接口，追求工作零接口、甚至負接口，加強計劃的嚴肅性和執行力，在役檢查項目計劃管理也會規范化，提高實施過程中的應變能力，可以有效地提升核島在役檢查的計劃管理水平。

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