核電廠通用老化經(jīng)驗報告分析與編制建議

孫海濤，吳彩霞，馬若群，高晨，凌禮恭，呂云鶴

（生態(tài)環(huán)境部核與輻射安全中心，北京 100082）

核安全導則HAD 103/12《核動力廠老化管理》［1］規(guī)定：“核動力廠壽期內(nèi)的設(shè)計、建造、調(diào)試、運行（包括延壽運行和長期停堆）和退役各階段都應考慮老化管理”，核電廠老化管理應基于“核動力廠通用運行經(jīng)驗和具體核動力廠特有運行經(jīng)驗”。國內(nèi)外的相關(guān)經(jīng)驗表明，在新建核電廠設(shè)計、運行核電廠日常老化管理［2］、定期安全審查［3-4］和長壽期運行［5］/執(zhí)照更新［6］/運行許可證延續(xù)［7］的申請和審評工作中，核電廠通用老化經(jīng)驗報告是不可或缺的、關(guān)鍵性的指導文件。

1 國內(nèi)外實踐和現(xiàn)狀

鑒于核電廠通用老化經(jīng)驗的意義和作用，美國和國際原子能機構(gòu)（International Atomic Ener?gy Agency，簡稱IAEA）積極推進核電廠通用老化經(jīng)驗報告的編制和應用。

1.1 美國

美國核管會（Nuclear Regulatory Commission，簡稱NRC）于20世紀初開始牽頭組織美國核電營運單位、美國電力研究院（Electric Power Research In?stitute，簡稱EPRI）和美國核能研究所（Nuclear Energy Institute，簡稱NEI）等單位編制通用老化經(jīng)驗（Generic Aging Lessons Learned，簡稱GALL）報告［8］，最初的版本是在NUREG/CR-6490“Nucle?ar Power Plant Generic Aging Lessons Learned”的基礎(chǔ)上，于2001年發(fā)布的NUREG-1801（第0版），后續(xù)不斷更新。第2 版后采用臨時導則（Interim Staff Guidance，簡稱ISG）方式更新。GALL報告主要的升版情況見表1。

表1 GALL報告升版情況Table 1 Reversion of GALL report

GALL報告結(jié)合了美國核電廠運行期間的運行經(jīng)驗和監(jiān)管要求，如圖1所示，主要包括11章的正文和1個附錄，系統(tǒng)匯總、整理和分析了美國國內(nèi)壓水堆和沸水堆核電廠機械設(shè)備、電氣設(shè)備和構(gòu)筑物的老化對象、材料、環(huán)境、老化機理、老化效應和老化管理手段等重要信息，包含了老化管理審查（Ageing Management Review，簡稱AMR）和老化管理大綱（Ageing Management Programme，簡稱AMP）等核心技術(shù)內(nèi)容，是美國核電廠執(zhí)照更新的權(quán)威報告、基石文件，也是指導美國核電廠設(shè)計、運行和執(zhí)照更新，包括水化學管理、維修、在役檢查等老化管理的最重要文件［9］。

圖1 GALL報告的結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure chart of GALL report

GALL 報告體系完整、層次分明、基礎(chǔ)扎實，規(guī)范核電廠執(zhí)照更新申請工作的同時也有利于提高監(jiān)管的效率和科學性。

1.2 IAEA

IAEA 也組織各核電國家共同開發(fā)國際通用老化經(jīng)驗（International Generic Aging Lessons Learned，簡稱IGALL）報告［10］，作為各國核電廠開發(fā)老化管理大綱的指導文件。IGALL 報告內(nèi)容主要包括AMR主表格、典型AMP匯總、典型時限老化分析（TLAA）匯總。IGALL 項目目標為核電廠的設(shè)計、設(shè)計審查、定期安全審查等老化管理相關(guān)工作提供知識基礎(chǔ)及可用信息。IGALL 項目自2010 年啟動，至今已實施至第四階段。IGALL報告與GALL報告的主要特征和對比分析見表2。

表2 IGALL與GALL對比分析Table 2 Comparison of IGALL and GALL

1.3 國內(nèi)

目前，國內(nèi)各核電廠已陸續(xù)開展日常老化管理和十年定期安全審查工作［11］，秦山核電廠和大亞灣核電廠正在開展延壽/運行許可證延續(xù)工作［12-13］。國家核安全局對秦山核電廠運行許可證延續(xù)的核安全審評和監(jiān)管工作中，美國GALL 報告是最重要的參考文件，是指導老化管理審查的核心技術(shù)文件［14］。

但因國內(nèi)核電廠老化管理基礎(chǔ)相對薄弱、老化經(jīng)驗積累相對缺乏、老化經(jīng)驗收集體制尚不完善、堆型種類相對較多等方面的限制，國內(nèi)尚未編制中國核電廠通用老化經(jīng)驗（CGALL）報告。由于缺少標準的、統(tǒng)一的國內(nèi)通用老化經(jīng)驗報告，國內(nèi)各電廠在開展日常老化管理、定期安全審查和運行許可證延續(xù)等工作時主要依賴技術(shù)人員或團隊的老化經(jīng)驗收集情況，因借鑒的老化經(jīng)驗范圍、廣度和深度存在差異，導致在機組定期安全審查老化要素的安全審評過程中，經(jīng)常就老化經(jīng)驗選取不一致提出審評問題。

2 CGALL報告編制必要性分析

缺乏CGALL 報告對國內(nèi)核電廠老化經(jīng)驗積累、老化管理水平提升和壽命管理工作產(chǎn)生一定的不利影響。編制和應用CGALL報告不僅必要，且尤為迫切。

2.1 老化經(jīng)驗報告標準應用

如前文所述，由于缺少標準的、統(tǒng)一的國內(nèi)通用老化經(jīng)驗報告，目前很多工作主要參考美國GALL 報告和IGALL 報告，見表3。鑒于GALL 報告的編制基于美國核安全監(jiān)管和規(guī)范標準體系，國內(nèi)在應用GALL報告時遇到不少問題。

表3 應用GALL問題分析Table 3 Application problem of GALL

此外，IGALL 報告雖然覆蓋機型全面，對國內(nèi)核電廠老化管理有一定的指導意義，但IGALL報告尚不完善，因需要兼顧各成員國的立場，因此IGALL報告的針對性和實用性不強。

因此，國內(nèi)急需CGALL報告指導和規(guī)范新建核電廠的設(shè)計和建造，運行核電廠日常老化管理、定期安全審查、運行許可證延續(xù)安全論證及安全審評等工作。

2.2 老化經(jīng)驗積累與反饋

如圖2所示，國內(nèi)核電廠經(jīng)過長期運行，在運行管理、在役檢查、在役監(jiān)督、維修管理和定期安全審查過程中積累了大量的老化管理經(jīng)驗，這些通用老化經(jīng)驗包含了大量的設(shè)備材料、環(huán)境因素、老化效應和老化管理等方面的信息，十分寶貴，但目前散布在各營運單位，沒有被統(tǒng)一收集、整理、分析和利用［15］。

圖2 國內(nèi)核電廠運行壽命圖Fig.2 Operating life chart of Nuclear Power Plants

對國內(nèi)運行核電廠通用老化經(jīng)驗進行收集、整理和分析，編制和引用CGALL報告有利于加強對已有老化經(jīng)驗的深入研究，并促進經(jīng)驗反饋在新建核電廠設(shè)計建造和其他運行機組老化管理中的落實。

2.3 提升老化管理和科研水平

通過CGALL報告編制工作的開展，除了可以匯總以往服役和科研的老化經(jīng)驗，我們還可以通過全面梳理，篩選出國內(nèi)老化管理、科研和監(jiān)管方面的不足和缺項。

對于老化管理方面的不足，我國可以通過完善核電廠物項老化管理大綱，強化預防、監(jiān)督和緩解等環(huán)節(jié)，提升日常老化管理水平；對于老化科研方面的不足，我國可以通過開展相關(guān)老化機理、老化效應和老化監(jiān)/檢測方面的試驗和研究，提升老化基礎(chǔ)研究和工程應用水平；對于監(jiān)管方面的不足，我國可以通過開展相關(guān)科研、吸收國內(nèi)外經(jīng)驗、完善相應監(jiān)管技術(shù)文件，以提升核電廠老化管理的監(jiān)管技術(shù)能力。

3 CGALL報告編制實施建議

通過對國內(nèi)外通用老化經(jīng)驗編制和應用經(jīng)驗分析，為推動CGALL 報告編制工作的起步，提升CGALL 報告的編制質(zhì)量，促進CGALL 報告的工程應用，本文提出如下建議。

3.1 工作模式

為編制CGALL 報告，本文建議參考美國GALL 報告由NRC 牽頭編制的模式，由國家核安全局（National Nuclear Safety Administration，簡稱NNSA）牽頭，此模式有利于推動各核電集團和營運單位的老化經(jīng)驗共享，又有利于對核電廠日常老化管理、定期安全審查和運行許可證延續(xù)等監(jiān)管能力的提升。

如圖3所示，在NNSA 的指導下，核安全監(jiān)管技術(shù)支持單位負責CGALL 報告編制工作的具體落實，核電廠營運單位、核電廠技術(shù)支持單位和其他研究院所等積極參與，成立CGALL報告編制技術(shù)委員會，下設(shè)相關(guān)專業(yè)組，共同推動相關(guān)工作的開展。

圖3 CGALL報告編制組織圖Fig.3 Organization chart of CGALL report preparation

3.2 分階段、分步驟實施

全范圍CGALL 報告需要涵蓋各堆型（壓水堆、重水堆等）、各類型機組（M310 機組、WWER機組等）的老化管理對象，包括機械設(shè)備部件、電氣設(shè)備部件和構(gòu)筑物部件，范圍較廣、對象繁雜、數(shù)量龐大，短期內(nèi)無法完成。為推動相關(guān)工作的起步，保證CGALL 報告的質(zhì)量，相關(guān)建議如表4所示，我國可分階段、分步驟推動實施。

表4 CGALL報告編制時間表Table 4 Schedule for CGALL preparation

3.3 報告內(nèi)容

CGALL報告主要由主表格、老化管理大綱和時限老化分析組成。主表格主要包括條目、部件、預定功能、材料、環(huán)境、老化效應/機理、老化管理大綱、時限老化分析、老化經(jīng)驗案例等要素。為了便于使用，條目可包含系統(tǒng)代碼、設(shè)備類別代碼和堆型代碼等。

針對具體對象（如流動加速腐蝕），相應的老化管理大綱分別就大綱范圍、預防措施、老化效應探測、監(jiān)測和趨勢分析、緩解措施、驗收準則、糾正行動、質(zhì)量控制和經(jīng)驗反饋9要素展開描述；針對時限老化分析項目，主要就分析內(nèi)容、分析方法和驗收準則等要素展開描述。

3.4 持續(xù)更新與完善

老化管理是一項需要持續(xù)更新、改進和完善的工作，通用老化經(jīng)驗報告也相應需要不斷更新和升版。美國GALL報告在第2版（2010年）的基礎(chǔ)上，根據(jù)后續(xù)運行老化經(jīng)驗發(fā)布了ISG，并計劃在后續(xù)GALL 升版中落實。針對CGALL 報告，我國也需吸收核電廠服役運行經(jīng)驗和科研老化經(jīng)驗，分析和研究GALL和IGALL的升版技術(shù)內(nèi)涵，保持定期更新與升版。

4 結(jié)論

（1）核電廠通用老化經(jīng)驗報告對保障部件安全功能、提升國內(nèi)核電老化管理水平和支撐運行許可證延續(xù)論證等具有重要的價值和意義。

（2）我國有必要由核與輻射安全監(jiān)管部門牽頭，聯(lián)合國內(nèi)核電廠物項材料老化相關(guān)的業(yè)主、設(shè)計院和研究單位共同編制中國核電廠通用老化經(jīng)驗報告，推動通用老化經(jīng)驗報告在核電廠設(shè)計、運行和運行許可證延續(xù)中的應用。

（3）中國核電廠通用老化經(jīng)驗報告的編制工作應在消化吸收GALL報告和IGALL報告的基礎(chǔ)上，全面收集和深入分析國內(nèi)老化管理對象的材料、環(huán)境和老化機理/效應，以及相關(guān)的老化案例，并保持定期更新及升版。