CAP1400核電站物項分級體系簡析

吳凱

摘 要：核電站設(shè)計上采取物項分級的方法，保證各個物項能夠得到合理且有區(qū)別的分級對待，從而進(jìn)一步提高機組的安全性能與經(jīng)濟(jì)性能。CAP1400物項分級在安全分級的基礎(chǔ)上，增加設(shè)計可靠性分級、發(fā)電可靠性分級，構(gòu)建了全面可靠的物項分級體系，進(jìn)一步提高了機組運行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：物項;安全分級;CAP1400

物項為構(gòu)筑物、系統(tǒng)、部件（SSC）的總稱。一個系統(tǒng)或一件復(fù)雜設(shè)備可能是由執(zhí)行不同具體功能的若干單元（部分）所組成，而不同的單元（部分）可能重要性不同。[1]根據(jù)核安全法規(guī)的要求，應(yīng)對核電廠物項進(jìn)行分級。核電站的物項分級是在安全分級的基礎(chǔ)上，在抗震方面、規(guī)范分級、質(zhì)量保證等方面進(jìn)行分級。總體而言，核電廠物項應(yīng)劃分為安全級和非安全級兩大等級。

1 傳統(tǒng)壓水堆的物項安全分級

依賴物項在控制運行排放及限制事故排放所需的三項基本安全功能中的作用，將核電廠的全部物項按大類分為安全級和非安全級，在非安全級物項中應(yīng)識別出有特殊要求的物項（安全重要的非安全級物項）。

根據(jù)物項所屬的領(lǐng)域分類（分為承壓機械設(shè)備、非承壓機械設(shè)備、燃料組件和燃料相關(guān)組件、電氣設(shè)備、構(gòu)筑物等），進(jìn)行安全級別劃分。其中承壓機械設(shè)備分為安全1級（SC-1）、安全2級（SC-2）、安全3級（SC-3）、非安全級（NNS）、非安全級中有特殊要求的（NNS（S））。我國核安全導(dǎo)則HAD102/03中將“非安全級中有特殊要求的”稱為安全4級。[2]

2 CAP1400的物項分級

CAP1400核電站的物項分級包括安全分級、抗震分級、質(zhì)量保證分級、設(shè)計可靠性分級（D-RAP）和發(fā)電可靠性分級（R分級）。

2.1 CAP1400的安全分級方法

CAP1400按照物項所執(zhí)行的具體功能進(jìn)行安全分級劃分，具體劃分為：A級、B級、C級、D級及其他級別，包括E、F、G、L、P、R、W級。其中A級、B級、C級為安全級，D級為有附加要求的非安全級，E、F、G、L、P、R、W級為非安全級。CAP1400將電氣部件劃分為C級、D級、E級。

2.2 抗震分級

CAP1400物項的抗震分級分為抗震I類、抗震II類、非抗震類。

抗震I類、抗震II類的構(gòu)筑物、系統(tǒng)設(shè)備和部件的抗震設(shè)計基于安全停堆地震。抗震I類適用于安全級物項，也包括其支持物項，A級、B級、C級物項的抗震分級一般為抗震I類;抗震II類適用于執(zhí)行非安全級功能和安全停堆地震條件下不要求繼續(xù)執(zhí)行功能的SSC。抗震II類的SSC使得在安全停堆條件下不會造成不可接受的結(jié)構(gòu)性失效或影響抗震I類物項。安全分級D級中部分設(shè)備屬于抗震II類。

2.3 D-RAP分級

D-RAP分級作為電廠設(shè)計過程中的重要組成部分，通過概率安全評價、確定論工具、行業(yè)經(jīng)驗反饋及專家建議，識別出風(fēng)險重要的SSC，對這些SSC提出D-RAP要求，從而保證電廠設(shè)計的可靠性。

概率論方法：通過一級PSA和停堆分析、二級PSA分析，確定設(shè)備的風(fēng)險增加值（RAW）、風(fēng)險降低值（RRW）和F-V值（FVW）。將部件的可靠性值賦為0.0，則部件的RAW則是表示電廠堆芯損傷頻率增加的因子。將一個部件的可靠性值賦為1.0，則部件的RRW值就是表示電廠的堆芯損傷頻率降低的因子。F-V值也同樣應(yīng)用于篩選過程，它是某個事件對整個電廠堆芯損傷頻率貢獻(xiàn)的度量。對在PSA中模化的部件，RAW大于等于2的部件在D-RAP中考慮;RRW值大于等于1.005的部件將包括在D-RAP中加以考慮;F-V值大于等于05%的部件將包括在D-RAP中加以考慮。

確定論方法：專家組根據(jù)行業(yè)經(jīng)驗、法規(guī)和工程判斷來選擇風(fēng)險重要的SSC。通過確定論來識別風(fēng)險重要的SSC主要包含了以下方面的導(dǎo)則和因素：

（1）ATWS準(zhǔn)則。

（2）喪失全部交流電源。

（3）72小時后的動操作。

（4）安全殼性能。

（5）與安全相關(guān)系統(tǒng)間不利的相互作用。

（6）抗震考慮。

D-RAP范圍內(nèi)考慮了下列風(fēng)險重要的非安全相關(guān)系統(tǒng)：多樣化驅(qū)動系統(tǒng)、非1E直流電源和UPS系統(tǒng)、主交流電源系統(tǒng)、廠內(nèi)備用電源系統(tǒng)、正常余熱排出系統(tǒng)、設(shè)備冷卻水系統(tǒng)、重要廠用水系統(tǒng)。

專家組：在系統(tǒng)設(shè)計分析、概率論方法和確定論方法得到的初步SSC清單基礎(chǔ)上，最終確定D-RAP中應(yīng)包括的SSC。在考慮把SSC增加至D-RAP時，要綜合考慮工業(yè)領(lǐng)域的信息和工程判斷。專家組成員資格主要依據(jù)在相關(guān)領(lǐng)域的經(jīng)驗，如在范圍及性能準(zhǔn)則開發(fā)方面，熟悉設(shè)計、運行、技術(shù)規(guī)格書、維修、事故分析、PSA、可靠性等方面的資深專家將作為專家組成員。

2.4 發(fā)電可靠性分級

CAP1400設(shè)計具有很高的可利用率和可靠性目標(biāo)。核電廠設(shè)計目標(biāo)為可利用率達(dá)到93%，每年的非計劃停堆次數(shù)小于1次。發(fā)電可靠性重要設(shè)備的識別方法與安全分級和D-RAP分級相互獨立，除對電力生產(chǎn)可靠性重要的設(shè)備外，不會包含那些對安全或風(fēng)險重要物項。

從系統(tǒng)級的故障審查、設(shè)備級的故障模式和影響分析、技術(shù)規(guī)格書、投資保護(hù)短期可用性控制、業(yè)主程序要求、火災(zāi)安全停堆要求、運行經(jīng)驗要求等方面，進(jìn)行發(fā)電可靠性的分級。對電力生產(chǎn)可靠性重要的設(shè)備為“R項”。

2.5 質(zhì)量保證分級

為了便于開展在設(shè)計、采購、制造領(lǐng)域的質(zhì)量保證工作，基于SSC的安全分級、發(fā)電可靠性的影響程度和抗震類別，對SSC進(jìn)行質(zhì)量保證等級的劃分。SSC質(zhì)量保證分級主要考慮安全分級、發(fā)電可靠性和抗震類別等影響因素。SSC的質(zhì)量保證等級分為QSA、QRA、QNA三類，QSA包括QSA1、QSA2、QSA3，QRA包括QRA1、QRA2、QRA3。

3 結(jié)論

與二代核電機組分級體系對比，設(shè)計可靠性分級、發(fā)電可靠性分級是CAP1400的特有之處，也是風(fēng)險指引思想的體現(xiàn)。CAP1400的物項等級基于物項的安全分級，細(xì)化抗震分級、質(zhì)保分級，增加非安全相關(guān)系統(tǒng)附加管理要求、設(shè)計可靠性分級和發(fā)電可靠性分級，保證機組的安全性，提高了機組經(jīng)濟(jì)性和可靠性要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]王繼東.壓水堆核電廠物項分級：GB/T 17569-2013[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2013.

[2]趙偉明.GBT17569—1998《壓水堆核電廠物項分級》介紹[J].核標(biāo)準(zhǔn)計量與質(zhì)量，2002.

[3]周小兵，王立來.核電站大修活動的質(zhì)保監(jiān)督分級[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（28）：72-73.