基于運行事件分析的核電安全管理探討

修炳林，姜　波，郭永闊

基于運行事件分析的核電安全管理探討

修炳林1，姜波1，郭永闊2

（1. 中國核電發展中心，北京 100045；2. 核動力運行研究所，湖北 武漢 430223）

經驗反饋作為降低核電廠事故發生率、保障核安全的一項重要管理措施，已在整個核電業界得到了廣泛應用。通過對2017—2019年運行事件相關因素進行統計分析，找出核電廠人因、設備管理的共性問題，梳理安全管理提升的重點，針對性探討推進行業經驗反饋，加強設備健康狀態診斷，使用信息化新技術提升技防能力等行業管理改進措施，持續提高核電廠的安全管理水平。

運行事件；統計分析；安全管理

截至2020年6月，我國在運核電機組47臺、裝機4 876萬千瓦，自1994年我國大陸首臺核電機組商運以來，持續保持安全穩定運行，未發生1級以上運行事件。隨著更多新機組的投運，運行事件數量也逐漸增加，其中2015年和2016年，共有12臺機組新投入運行，運行事件總數也達到峰值，單堆運行事件數量增加至2.42起/堆·年。一方面說明機組管理制度、人員技能、新設備投運等需要進一步磨合，另一方面也說明仍需持續加強行業經驗反饋。

2017年以來，以“核電安全管理提升年”專項行動為重點的多項核電行業管理行動持續展開，同時通過典型運行事件調研評估、編制《運行事件匯編》和《重要人因事件分析和評價》，發布《關于進一步加強核電運行安全管理的指導意見》等，行業各相關單位持續加強運行核電廠信息反饋和安全管理。雖然2017—2019年，同樣新投運了12臺機組，但運行事件數量持續增加的趨勢已得到有效遏制，運行事件總量得到相應控制，單堆運行事件數量降至1起/堆·年相當的水平并持續改進，如圖1所示。

圖1　近十年事件數量統計

對一定時間內發生的運行事件進行統計分析，可以發現不同原因因素趨勢和相關事件共性問題，并針對性進行加強管理，有助于進一步降低運行事件數量，持續提高核電廠的安全運行水平[1,2]。本文以近三年發生的運行事件為基礎，對運行事件相關因素進行歸納總結，通過統計分析，梳理共性問題，探討行業運行安全管理提升的重點措施[3-5]。

1　運行事件統計分析

WANO運行經驗大綱[6]對運行事件中各要素做了科學合理全面的編碼和分類，國內絕大部分核電廠也均采用這種分類方法。本文參照WANO運行經驗大綱編碼和分類原則，對2017—2019年發生的110起運行事件，從事件原因、涉及系統和部件、發生時機組狀態和活動等方面進行統計分析。

1.1　運行事件原因統計分析

運行事件發生的原因可以分為直接原因、根本原因和促成原因。直接原因是能夠立即引發事件的故障、行動或狀況；根本原因是事件發生的最基本的原因，如果根本原因被糾正，就能防止異常事件或不利狀況的重復發生；促成原因僅增加了事件的嚴重性，但是不會導致事件的發生。

（1）運行事件原因統計分析

從直接原因分布可以看出，如圖2所示，有44起事件的直接原因與人因有關，占比40%，其中疏忽28起、過錯10起、違反規定6起。各電廠持續從工作計劃安排、人員合理配置、經驗反饋培訓管理、完善規程和行為規范等方面加強人因管理，有效降低了知識類人因失誤。但從統計數據來看疏忽作為直接原因事件最多占人因事件的64%，反應出工作人員在工作中注意力不集中，或者執行常規操作過程中不夠謹慎。環境的不友好、時間安排的不合理、工作人員自身狀態不好等都容易導致工作疏忽。對熟悉的操作放松警惕，疊加沒有嚴格的遵守行為規范要求，容易發生習慣性失誤。這也對行業管理提出新的課題：能否借助物聯網、大數據、三維可視化等信息化新技術，從“技防”的角度，加強人員行為規范管理和作業過程安全管理，進一步規范和監測人員的工作行為，將必要的技防屏障融入關鍵操縱過程，進而減少疏忽、過錯、違規等導致的人因失誤。

圖2　直接原因因子分布統計

（2）運行事件根本原因統計分析

一個運行事件的根本原因可能不止一個，可以包含多個原因因子，單個原因因子的消除，并不能完全避免事件的再次發生，但原因因子的分析對有效制定糾正行動和有針對性經驗反饋的作用非常重要。因此有必要對根本原因因子進行分類統計。運行事件根本原因分析包括人因因子、設備因子和管理因子三方面。

從運行事件根本原因分布中可以看出，如圖3所示，近三年的110起運行事件共涉及166項根本原因因子，其中設備因子有79項，數量最多，人因因子有74項，管理因子有13項。統計數據可以看出，我國核電歷經360多堆年（截至2019年底）的安全運行后，已經形成了相對較成熟有效的管理體系，管理問題導致的運行事件最少。另一方面，設備缺陷和人因失誤導致的運行事件數量相對較多，也是需要行業安全管理重點關注領域。

圖3　根本原因分布

對設備因子的統計分析，有利于找到設備失效的具體環節，根據運行事件根本原因在設備設計、制造、運輸、安裝、運行和維護等環節的占比情況，對失效較多的環節進行管理改進，對減少運行事件的數量具有重要的意義。

從設備因子分布可以看出，79項設備因子中有33起事件與“設計技術狀態和分析”因素有關，占比43%，如圖4所示?！霸O計技術狀態和分析”包括“原始設計不合適”“未充分考慮故障的失效模式、風險或后果”和“部件選擇不當”等15個方面，33起運行事件涉及其中的8個方面。從“設計技術狀態和分析”的15個方面，如圖5所示，“原始設計不合適”涉及19起事件，“未充分考慮故障的失效模式、風險或后果”涉及5起。“原始設計不合適”相關事件最多，且連續三年導致的運行事件均最多?？梢妼﹄姀S設計方面的審查和監督仍需關注，運行電廠的經驗反饋向設計單位和設備廠家延伸仍需持續改進，核電項目建設和調試過程中，設計文件審查和驗證也需進一步加強。

圖4　設備因子分布

圖5　設計技術狀態和分析方面失效分布

此外，79項設備因子中有26起事件與“設備性能”有關，占比34%。因為設備絕大多數時間均處于運行狀態，設備由于故障降級、失效、老化和不規范的運行等因素，均可以導致運行事件的發生。26起涉及“設備性能”事件中，從設備性能方面失效具體分布可以看出（見圖6），“零部件降級導致故障”導致事件最多，共11起，其次是“壽期內失效”，共10起。這21起運行事件中，有9起與儀控相關設備（儀表、電磁閥、限位）相關，6起與DCS設備性能相關，表現相對集中。統計分析說明：

（1）設備可靠性、在線監測和設備巡檢等方面需要持續加強。

（2）儀控系統和DCS相關的設備性能需要關注。

（3）可以基于大數據等技術手段，推動在線設備狀態預測與趨勢分析，通過設備參數在線實時交叉比較，提前發現設備健康狀態劣化趨勢，實現設備故障有效預警。

圖6　設備性能失效具體分布

自三哩島核事故以來，核電廠對防人因失誤管理越來越重視，雖然近三年人因事件數量持續降低，但從根本原因分布來看，人因因子所占的比重仍達45%。人因因子包括工作實踐、程序和文件、監督方法、溝通交流等10個方面。從人因因子統計分布可以看出（見圖7），74項人因因子中，有29項人因因子與“工作實踐”有關，數量最多。工作實踐類的根本原因覆蓋面比較廣，包括使用程序、自檢和質疑等18個方面，統計方位內29項人因因子涉及其中的8個方面（見圖8）。其中“未使用規定的文件”涉及8起事件、“未實施或未有效實施自檢”和“工作前對任務研究不充分”分別涉及5起事件。“未使用規定的文件”連續三年其導致的運行事件均最多，可以看出電廠在使用程序方面仍需加強管理，“使用程序”需有針對性的培訓和管理，并考慮推進電子化規程應用等技術措施降低類似人因事件。

圖7　人因因子分布

圖8　工作實踐因子具體分布

其次程序和文件本身也存在較突出的問題，占比27%，規程質量也成為核電廠工作人員未使用規定文件的促成因素。程序和文件自身的問題統計發現，主要集中在技術不完整和技術性錯誤兩方面，可見核電廠在程序驗證和升版方面仍需持續改進。主控室是核電廠控制的核心，主控操縱人員的人因失誤會導致相對嚴重的后果，在74項人因因子對應運行事件中，有15起事件與主控室的操作有關，其中有7起事件與“程序”有關，也主要體現在未使用規定的文件和程序本身存在缺陷。

1.2　運行事件涉及系統部件統計分析

對運行事件涉及系統進行統計，可以直接找出導致運行事件的系統分類，對導致較多事件的系統進行管理改進，可以更有效的減少運行事件的發生。統計范圍內的運行事件共涉及116個系統，從運行事件涉及系統分布情況可以看出（見圖9），有27起涉及儀控系統，事件最多，其次是一回路系統21起，反應堆輔助系統18起。

圖9　事件相關系統分布

近年來，我國新投入的核電機組均采用DCS控制，與DCS控制相配套，儀表、通信設備、服務器和軟件等相應增加。從儀控系統失效具體分布可以看出（見圖10），電廠過程控制管理計算機系統（DCS）導致的運行事件最多，有7起。深入到具體事件，可以發現DCS設備失效主要發生在網絡交換機、通訊卡件和服務器上，故障類型主要為備用設備切換功能失效?？梢奃CS設備的可靠性需要重點提升，另外應加強一回路系統等關鍵設備故障在線識別和診斷，提升設備運維水平，有效預防和減少設備故障。

圖10　儀控系統失效統計分布

設備因子的統計分析中，設備的失效模式主要體現在零部件降級故障和壽期內失效兩個方面。從涉及故障部件分布可以看出，機械類部件導致運行事件的數量最多（見圖11），有57起，占比49%。

圖11　涉及部件分布

核電廠機械類部件細化統計，可以看出閥門類部件導致的運行事件最多，共有26起（見圖12）。統計數據說明，閥門類機械部件失效的概率最高，應加強故障原因分析、提高監測和維修水平等方面持續提高閥門類設備的可靠性，進一步發揮大數據等信息化技術在設備健康狀態監測及故障診斷中的作用。

圖12　機械部件失效統計分析

1.3　運行事件發生時的機組狀態和活動統計分析

核電機組的狀態大致可分為穩定運行、升降功率和停堆換料。核電機組處于穩定運行的時間最長，對應在機組穩定功率運行期間的事件數量也最多，有47起，占比45%。但從事件發生時機組狀態分布可以看出（見圖13），發生在停堆（熱停堆和冷停堆）和機組升降功率期間的運行事件數量共有44起，與發生在穩定運行期間的數量相當。機組處于停堆、機組啟停和升降功率的時間比穩定運行的時間要短，因此從單位時間對應的事件數量來看，停堆、機組啟停和升降功率的動態工況下更需要加強機組狀態管理。

圖13　事件發生時機組狀態分布

運行事件涉及的電廠活動有“正常操作”“定期試驗”“設備啟?！钡?7個分類，統計范圍內110起運行事件涉及其中的8個分類。從事件發生時的機組活動分布可以看出（見圖14），與“正常操作”活動相關的事件有37起，數量占比最多。另外有20起運行事件發生在“定期試驗”（根據現有程序/文件進行）期間。定期試驗是為了驗證重要系統設備的可用性，從近三年發生在定期試驗期間的運行事件來看，絕大多數是因為執行定期試驗安排不合理或過程執行偏差導致，說明機組定期試驗的管理需進一步加強。

圖14　事件發生時機組活動分布

2　安全管理提升探討

結合以上數據統計分析，可以概括當前行業安全管理主要問題：（1）人員疏忽直接導致的運行事件最多；（2）在運行事件的根本原因中，設備因子中“原始設計不合適”方面表現較突出，人因因子主要體現在“工作實踐”；（3）運行事件相關系統中涉及儀控的最多，主要體現在電廠過程控制管理計算機系統（DCS）；（4）閥門類機械部件故障降級和壽期內失效導致的運行事件最多；（5）發生于機組穩定功率運行期間，進行正常操作時發生運行事件數量最多，如考慮單位時間的事件發生頻度，機組停堆、啟停和定期試驗等狀態更應加強關注。

為持續提升核電安全運行水平，建議從以下幾方面重點實施行業管理：

（1）繼續推進大經驗反饋體系建設。大經驗反饋體系應貫穿核電全生命周期，連通全行業相關單位，以現有運行電廠經驗反饋系統為基礎，縱向加強信息共享，實現工程設計、制造、建設與運行之間的信息反饋，橫向打通各核電集團的信息壁壘，實現各核電廠共性問題的及時交流反饋。行業經驗反饋可以定期組織重要事件分析，發掘共性問題、關鍵問題、前瞻性問題，有針對性地開展相關管理改進。針對典型運行事件有必要選取共性切入點，組織專家開展獨立評估，實現業內經驗交流和信息共享。

（2）加強設備健康狀態管理。重點加強儀控系統和閥門類機械部件的可靠性管理，增強關鍵敏感設備的故障診斷水平、運維水平和監測水平，有效預防和減少設備故障。根據機組設計特點和經驗反饋，建立完備的關鍵敏感設備清單，并進行專項標識和運維管控，改進監控技術手段，提高關鍵設備運行狀態監測的全面性、及時性和準確性，實現設備故障的早期預警，優化設備維修策略，提升設備可靠性。

（3）持續加強人因管理。通過全范圍的核安全文化建設，營造人人敬畏核安全、共同守護核安全的工作氛圍，通過組織建設、團隊建設，不斷增強員工的歸屬感和成就感，進一步固化審慎、自覺的工作習慣。防人因失誤工具的廣泛應用已經成為提高電廠安全運行水平，降低人因失誤的重要管理措施，針對近期運行事件體現出來的“使用程序”防人因失誤工具使用的弱項，通過培訓、人因實驗室演練等方式不斷強化和促進工作人員有效理解人因失誤機理，實現防人因失誤工具的自覺應用。

（4）推進信息化新技術應用。針對事件分析中設備和人因問題，可以看出設備健康狀態在線診斷、電子圍欄和實時監控、電子規程等“技防”措施的開發應用，對于進一步提升電廠運行可靠性將會發揮越來越重要的作用。因此深入推進信息化、智能化、大數據等新技術與核電廠運維管理的廣泛融合，是持續提升核電廠的本質安全有效手段，智能化必將成為行業安全管理提升的重點發展方向。

3　結論

運行事件的統計分析，可以更直觀地展現運行事件發生的原因、根據以上整理出來的安全管理提升重點領域，分批次有針對地提出改進的建議，遏制不良趨勢的發展，提高核電整體安全性。行業管理部門，針對突出問題，發布管理措施并跟蹤改進實施，促進核電行業持續向好發展。

［1］ 王愛玲，黃芳．核電廠事件趨勢分析方法及應用［C］.中國核科學技術進展報告——中國核學會2009年學術年會論文集（第一卷·第3冊），北京：原子能出版社，2009：540-547．

［2］ 陶書生，周紅，趙力，等．核電廠經驗反饋關鍵技術［M］．北京：中國原子能出版社，2016.

［3］ 國家能源局．中國核電廠事件匯編［G］．北京：國家能源局，2017：10-22．

［4］ 國家能源局．中國核電廠事件匯編［G］．北京：國家能源局，2018：8-24．

［5］ 國家能源局．中國核電廠事件匯編［G］．北京：國家能源局，2019：8-24．

［6］ WANO．WANO MANUAL-Operating experience Sub- Programme （Rev 9）［R］London：WANO，2019．

Discussion on Nuclear Power Safety Management Based on Operation Events Analysis

XIU Binglin1，JIANG Bo1，GUO Yongkuo2

（1. China Nuclear Power Development Center，Beijing 100045，China；2. Research Institute of Nuclear Power Operation，Wuhan of Hubei Prov．430223，China）

As an important management measure to reduce the accident rate of nuclear power plants and ensure nuclear safety，experience feedback has been widely applied in the whole nuclear power industry．Through the statistical analysis of operation events in the period of 2017—2019，the common problems of human behavior and equipment management are identified，the key points of safety management improvement are sorted out，and enhancement measures are investigated，such as promoting experience feedback，strengthening equipment health diagnosis，employing new information technology，etc.，in order to continuously improve the safety management level of nuclear power plants．

Operation events；Statistical analysis；Safety management

TL48

A

0258-0918（2021）03-0581-07

2021-01-11

修炳林（1964—），男，北京人，工學學士，高級工程師，現主要從事核電行業安全管理方面研究