核電廠風(fēng)險(xiǎn)指引型允許后撤時(shí)間(AOT)優(yōu)化研究

□韓 琦

在1995年，美國核管理委員會(NRC)公布了PSA政策解說。自那以后，核管理委員會發(fā)布并更新了一系列風(fēng)險(xiǎn)管理指南。RG1.174是一個(gè)程序化的風(fēng)險(xiǎn)管理指南。RG1.177是特定用來針對技術(shù)規(guī)格變更的管理指南。美國核管理委員會已經(jīng)批準(zhǔn)了美國多家發(fā)電廠的AOT優(yōu)化應(yīng)用請求。法國、西班牙、印度等國家在這一時(shí)期也進(jìn)行了對風(fēng)險(xiǎn)指引型相關(guān)的研究和討論。

一、我國風(fēng)險(xiǎn)指引型AOT優(yōu)化研究

中國2010年，核安全管理局發(fā)表了新的技術(shù)政策“概率安全分析技術(shù)在核安全領(lǐng)域的應(yīng)用”，不斷激勵(lì)國內(nèi)的各家核電站在電廠不完善的地方使用PSA技術(shù)，完善資源設(shè)備,不斷提升電廠的運(yùn)作安全水平。在2012年的8月28日，核安全監(jiān)管當(dāng)局組織了一次研討會，其主題為“概率安全評價(jià)技術(shù)的應(yīng)用”,要求所有核電廠根據(jù)自己的技術(shù)能力和實(shí)際需求來開展PSA在電廠的應(yīng)用，

二、風(fēng)險(xiǎn)指引型決策的基本原則和過程

風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)向AOT優(yōu)化的實(shí)施主要是涉及到核電廠運(yùn)行許可證基準(zhǔn)變更的行為，所以應(yīng)該符合運(yùn)行許可證申請基準(zhǔn)變更風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)向全面決策的根本原則和普通過程。管理準(zhǔn)則RG1.174和RG1.177具體說明了這些關(guān)鍵原則在綜合決策過程中的參與情況，包括目前實(shí)行的會議管理?xiàng)l例、維護(hù)深度防御、保持足夠的安全邊際、保持增量風(fēng)險(xiǎn)小、使用性能管理策略來監(jiān)控提出更改的影響。在風(fēng)險(xiǎn)指引型綜合決策的時(shí)候具有以下幾個(gè)要素：識別和解釋建議的變更并開展工程分析；根據(jù)傳統(tǒng)工程分析和PSA判斷，作出最終決策；定義一個(gè)應(yīng)用程序和監(jiān)控框架；預(yù)備書面評估文件并提交變更請求。

三、風(fēng)險(xiǎn)指引型AOT優(yōu)化方法

實(shí)行風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)向AOT優(yōu)化過程，主要包含了確定傳統(tǒng)的工程分析、AOT優(yōu)化對象、PSA和性能監(jiān)督。(如圖1所示)

圖1 風(fēng)險(xiǎn)指引型AOT優(yōu)化流程

(一)確認(rèn)擬議優(yōu)化。面對風(fēng)險(xiǎn)的AOT優(yōu)化對象往往需要特定于系統(tǒng)閥門和泵這些設(shè)備。實(shí)際上，在選取優(yōu)化對象的過程中應(yīng)該對其實(shí)行以下考慮:一是核電廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)；二是同一設(shè)備在其他類似電廠的試驗(yàn)或維修經(jīng)驗(yàn)；三是對電廠風(fēng)險(xiǎn)的貢獻(xiàn)：四是PSA模型的精細(xì)化程度：五是在其他類似工廠對相同設(shè)備進(jìn)行AOT優(yōu)化。AOT優(yōu)化還應(yīng)該考慮與技術(shù)規(guī)范的一致性、與標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范不同時(shí)所需更改的適用性、操作限制、制造商建議以及試驗(yàn)和維護(hù)的實(shí)際考慮。在執(zhí)行AOT優(yōu)化過程中，應(yīng)該遵守一般規(guī)范來進(jìn)行實(shí)踐。在滿足可接受風(fēng)險(xiǎn)規(guī)則的基礎(chǔ)上，AOT在大部分情況下足以規(guī)避設(shè)備隨機(jī)故障所帶來的停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。

(二)傳統(tǒng)工程分析。在工程分析的過程中，主要是由傳統(tǒng)和PSA判斷和分析進(jìn)行有效的結(jié)合，以此來確定AOT優(yōu)化是否能夠達(dá)到風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)向綜合決策的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。而傳統(tǒng)的工程分析主要是通過法規(guī)響應(yīng)、縱深防御和安全裕度這三種內(nèi)容組合而成的。

1.法規(guī)響應(yīng)。在開展AOT優(yōu)化過程中，重要的是保證現(xiàn)有的法律、法令和許可證條件能夠獲得滿足。中國重要的有關(guān)法規(guī)主要有：HAF 102,HAF 103、HAD103/01等。

2.縱深防御。提出的AOT優(yōu)化還應(yīng)該遵循深度防御的規(guī)則。HAF102可以防御深度的5個(gè)層次的要求；rg1.174和RG1.177同樣也列出了一些需要滿足的需求，以此來確保縱深防御。

3.安全裕度。應(yīng)該評估AOT優(yōu)化的影響是否符合保持相對安全裕度的準(zhǔn)則相同

(三)AOT優(yōu)化的概率安全分析。

1.確認(rèn)AOT優(yōu)化對于電廠安全的作用。在完成AOT優(yōu)化以后，應(yīng)該確認(rèn)不可用性增加對電廠安全運(yùn)作的影響。并對電廠的系統(tǒng)或設(shè)備用于緩解哪些事件；系統(tǒng)或設(shè)備故障以及不可用時(shí)發(fā)生的事件；因系統(tǒng)或設(shè)備操作不當(dāng)可能發(fā)生的事件；可用哪些安全或非安全備用系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的考慮。并且能夠經(jīng)過對電廠中始發(fā)事件的響應(yīng)，以及系統(tǒng)或設(shè)備不可用對電廠的影響實(shí)行相應(yīng)的分析。

2.確認(rèn)AOT優(yōu)化對電廠PSA模型的影響。為了能夠確認(rèn)可能受到AOT優(yōu)化影響的PSA模型參數(shù)，必須對電廠中PSA模型實(shí)行具體的檢查。其主要檢查的內(nèi)容為：試驗(yàn)和維護(hù)活動導(dǎo)致的系統(tǒng)和設(shè)備不可用和設(shè)備可靠性的改變以及系統(tǒng)和設(shè)備的不可用對于事件序列的影響、系統(tǒng)對始發(fā)事件影響等。另外，在電廠運(yùn)作和事件緩解的時(shí)候，必須確定PSA模型是否正確建模，是否對需要優(yōu)化的系統(tǒng)或設(shè)備的性能進(jìn)行考慮；有沒有使用適應(yīng)的成功原則；事件序列模化是否正確；有沒有對運(yùn)作中一切可能失效和故障問題的改變進(jìn)行思考；試驗(yàn)和維護(hù)不可用性是否考慮到電廠的具體數(shù)據(jù)；始發(fā)事件是否由前一事件妥善處理。

(四)AOT優(yōu)化的性能監(jiān)管。在實(shí)行AOT優(yōu)化的過程中，應(yīng)該按照配置和失效模式的特點(diǎn)和維修成本等各方面的因素進(jìn)行整體考慮，識別預(yù)防性維護(hù)和定期試驗(yàn)措施，并且使用上述三層方法實(shí)現(xiàn)AOT優(yōu)化。為了有效保證AOT的優(yōu)化不會根據(jù)時(shí)間的改變而產(chǎn)生安全影響，作為維護(hù)準(zhǔn)則的部分內(nèi)容，當(dāng)設(shè)備不可以良好滿足其性能標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)該把之前的有關(guān)AOT優(yōu)化收入維護(hù)準(zhǔn)則的評價(jià)區(qū)域中。

四、風(fēng)險(xiǎn)指引型AOT優(yōu)化方法使用

本文在對風(fēng)險(xiǎn)指引型AOT優(yōu)化的過程中，將某一核電廠低壓安注系統(tǒng)作為實(shí)施的對象。這次優(yōu)化的主要任務(wù)是在保證安全的基礎(chǔ)上，對低壓安注系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)指引型AOT優(yōu)化，落實(shí)完成在線維護(hù)和完善，有效強(qiáng)化安全系統(tǒng)維護(hù)工作的工作質(zhì)量和靈敏度。AOT優(yōu)化事先設(shè)定的變更計(jì)劃是：機(jī)組在工作過程中，低壓安注系統(tǒng)如果兩列不可用，機(jī)組后撤時(shí)間由31小時(shí)延長至3天；預(yù)計(jì)的變更主要牽連到技術(shù)規(guī)范等文件。因?yàn)榈蛪喊沧⒈檬窍到y(tǒng)維護(hù)或試驗(yàn)最關(guān)鍵的配置，所以選擇低壓安裝泵來落實(shí)分析。低壓安注系統(tǒng)AOT優(yōu)化通過風(fēng)險(xiǎn)指引的全面決策分析模式提供安全分析成果，符合有關(guān)法律法規(guī)的條件；規(guī)避AOT優(yōu)化和系統(tǒng)有關(guān)的法規(guī)和遠(yuǎn)側(cè)發(fā)生矛盾。這項(xiàng)系統(tǒng)一共有四個(gè)系列，并且彼此之間實(shí)現(xiàn)完全獨(dú)立，單一系列能夠?qū)崿F(xiàn)100%的完全性能；所以，這項(xiàng)優(yōu)化能夠堅(jiān)持較強(qiáng)的安全裕度。

將低壓安注泵維護(hù)時(shí)間設(shè)定為3天,低壓安裝泵功率工作情況下維護(hù)不可用度是：2.27×10-2(3×24/7,400)。在正常運(yùn)行工況的情況下，把這個(gè)不可用度加入PSA模型里。和基準(zhǔn)模型相比較，其CDF增長了3.81×10-10/堆年，并且和基準(zhǔn)模型相比較增長了0.03%，小于1.0×10-6/堆年的增長率，且有多余的幅度。此外，將低壓安裝泵的預(yù)防性維護(hù)從停機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到電源運(yùn)行模式，降低了停機(jī)狀態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)。所以，低壓安注泵兩列不可使用AOT增加至3天，能夠符合RG 1.174中風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)標(biāo)準(zhǔn)。

在增加功率運(yùn)行過程中實(shí)行預(yù)防性維護(hù)以后，對因?yàn)镻M原因退后低壓安注泵(10列)，CM原因退后低壓安注泵(20列)的現(xiàn)象進(jìn)行了研究。在分析計(jì)算的時(shí)候，對于CCF實(shí)際的分析應(yīng)該按照低壓安注泵后撤原因進(jìn)行詳細(xì)分析。因?yàn)楝F(xiàn)如今使用的為PSA分析軟件，較多使用共同原因出現(xiàn)的時(shí)間組方法對共同的原因?qū)嵭心；O(shè)備回撤對CCF的影響不能進(jìn)行精確建模，所以必須將模型中的公共原因事件組修改為公共原因基本事件，并修改每個(gè)公共原因基本事件的參數(shù)(使用multi-greek letter(MGL)方法)。因?yàn)檫@家電廠并沒有相應(yīng)的兩級PSA模型，定性分析后ICLERP不會超過RG1.177中可承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 共因基本事件參數(shù)

因?yàn)殡姀S的PSA模型并沒有包含所有范圍，按照RG1.174的需求，有必要對分析范圍以外的部件的重要價(jià)值實(shí)行闡述。如果模型部件的風(fēng)險(xiǎn)影響距離足夠大，能夠在可接受的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，則定性分析就足夠了。根據(jù)表1可以知道，AOT優(yōu)化以后的改變比相應(yīng)的分析承擔(dān)準(zhǔn)則小的多。重要性分析結(jié)果顯示，優(yōu)化后的核電站不存在任何人為導(dǎo)致核電站處于高風(fēng)險(xiǎn)性且不影響安全裕度的配置。而對AOT優(yōu)化敏感性實(shí)行分析，將AOT延長到28天，對這時(shí)的影響進(jìn)行計(jì)算。其分析結(jié)果顯示，就算AOT延長到28天，風(fēng)險(xiǎn)同樣能夠符合風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)的需求，因?yàn)殡S著AOT改變的不確定因素，對于改變之前具有相似的影響，AOT優(yōu)化造成的風(fēng)險(xiǎn)對于不確定因素并不是特別敏感。

五、結(jié)語

本文對核電廠風(fēng)險(xiǎn)指引型AOT優(yōu)化展開深層次的研究，對優(yōu)化中必須關(guān)注的優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行了分析，并且，根據(jù)電廠低壓安注系統(tǒng)進(jìn)行了具體使用。分析表明，低壓安注泵系統(tǒng)的AOT優(yōu)化能夠滿足我國核安全法規(guī)的實(shí)際要求，擁有比較深層次的防御和安全裕度。優(yōu)化所帶來的風(fēng)險(xiǎn)增量和風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)則承受量的要求相符合，優(yōu)化方案是可以實(shí)施的。核電站還應(yīng)該對低壓安注系統(tǒng)的整體性能進(jìn)行長期的監(jiān)控，確保無高危配置。這種優(yōu)化方案可以支持低壓安注系統(tǒng)在開展機(jī)組運(yùn)行過程中進(jìn)行維護(hù)，有效地提升了運(yùn)作的靈活性，降低了檢修工作壓力。