EPR首堆试验项目的选取方法

余维铭邱小平陈世记伍家彬

（1.南华大学核科学技术学院，湖南衡阳 421001；2.中广核工程有限公司，广东深圳 518124；3.台山核电合营有限公司，广东台山 529228）

EPR首堆试验项目的选取方法

余维铭1，2邱小平1陈世记2伍家彬3

（1.南华大学核科学技术学院，湖南衡阳 421001；2.中广核工程有限公司，广东深圳 518124；3.台山核电合营有限公司，广东台山 529228）

本文通过研究美国核管会、国际院子能机构、国家核安全局等机构关于原型堆首台机组试验项目相关的法规要求，梳理EPR欧洲先进压水堆的新系统、新设备、新结构、新特性，分析EPR项目调试范围分析试验项目对机组进度、机组投入、机组瞬态、试验风险等影响因素，给出了EPR机组首堆试验定义、EPR机组首堆试验的选取原则、选取依据、选取流程与方法。

EPR 首堆试验 选取 方法

EPR大量吸取了法国N4型压水堆核电厂和德国KONVOI型压水堆核电厂的经验，并在安全方面采用了一些新的技术和新概念。相比AP1000项目美国核管会（NRC）在2004年9月出版的NUREG-1973［1］第14.2.5.1节的中已基本同意其7个首堆试验（FPOT Firstplant-only-test）项目与2个首三堆试验（F3POT First-three plant only test）项目，EPR迟迟未有首堆试验的相关分析方案。

1　法规的要求及定义

1.1国内法规导则的要求

目前我国在用的核安全法规HAF103《核动力厂运行安全规定》［2］（2004版）及核安全导则HAD103/02《核电厂调试程序》［3］（1987版）对首堆试验均未作具体规定。

图1　EPR 调试试验项目划分示意图［6］Fig. 1 EPR Commissioning Test classify［6］

图2　EPR首堆试验选取的流程［6］Fig. 2 Flow of EPR FOAK Selction［6］

图3　FPOT EPR试验项目选取分析Fig. 3 Analysis on FPOT EPR Test Items

1.2IAEA的法规要求

IAEA 的安全标准的安全导则NS-G-2.《9Commissioning for Nuclear Power Plants》［4］的第2.2章规定：调试大纲可包括不同类型的试验，并应区别如下：a）验证每个系统功能（包括其总体性能）的试验；b）新型设备的试验；c）对一个系列的原型核动力厂进行试验是为了检验新概念的正确性，对于该系列随后的核动力厂的试验则只是为了验证其符合性；d）为确认设计所用计算程序的正确性和证实安全系统整定值的正确性而获取数据的试验；e）确认运行规程正确性的试验。

图4　仅需要在1号机中的1列进行的试验项目Fig. 4 Test only need to performed in one train of unit

图5　电源和仪控系统试验项目选取分析Fig.5 Instrument &Control System Test Items Selection analysis

图6　合同与性能验证相关项目选取分析Fig.6 Contract and Performance Validation Related test Analysis

图7　验证新设计相关项目选取分析Fig.7 Validation New Design test Analysis

上述b、c条款是目前我国对于首堆试验最直接适用法规中的规定条款。

1.3NRC的法规要求

NRC在2007年3月第三版的RG 1.68（Regulation Guideline）《Initial Test Programs for Water-Cooled Nuclear Power Plants》［5］的A22页中对首堆试验有如下规定：FOAK（First of a Kind）首类试验定义为，据联邦法规第10章第52部分进行设计的新反应堆的结构、系统或部件（SSC）相关的新设计特点进行的全新的、独特的、或者特殊的试验。《初始试验大纲》的电站功能试验要求中需要对其进行性能验证。

1.4EPR首堆试验的定义

EPR核电技术是一个改进型的设计，因此，EPR的调试项目中也包含上述2个电站在FOAK方面所获得的经验。目前EPR的调试分类见下图1。

（1）EPR FOAK的定义。EPR FOAK：为验证EPR新的理念或新的设计特征而进行的试验。（与EPR结构/系统/部件（SSC）有关的设计）。

（2）EPR FOAK分类。分为以下三类：①FPOT EPR：仅需要在全球EPR的首台机组上进行的试验；②FPOT XXX：需要在每一个EPR项目的第一台机组上进行的试验；例如，对应台山项目，为FPOT TSN1，表示仅需要在台山EPR项目的1号机组进行验证的试验，台山2号机组不需要再次进行验证；③FOAK （non-FPOT）：对EPR的新设计特点进行的试验需要在每个EPR机组上进行；例如EPR的稳压器安全阀为新的设计的，不同于以往CPR项目使用的先导式安全阀，所以需要在所有项目中对该阀进行试验，以确保其可用性。

其中①和②属于特殊试验，第三类属于标准试验项目。

2　EPR首堆试验的选取方法与流程

2.1EPR FOAK FPOT的选取原则

（1）FPOT EPR。FPOT EPR的试验结果对所有的EPR项目都有效，其试验结果不会受以下的影响：①不同EPR项目之间设计差异；②不同国家之间的法规差异；③不同电站之间的操作差异（运行模式，机组设置等的）。

（2）FPOT XXX。FPOT XXX在某个项目1号机组的试验结果也适用于该项目的其他机组。

2.2FPOT EPR及FPOT XXX的选取依据

FPOT EPR和FPOT XXX其选取主要原因及依据如下：①试验对机组或设备可能会引入瞬态导致运行参数的急剧变化，可能使系统或设备超出运行限值的要求；②试验执行过程很复杂，例如需要设计和使用专门的工具及专门的仪表；③需要在严重或特殊的试验工况下进行多次试验。

2.3EPR首堆试验选取的流程

EPR首堆试验项目的选取流程见图2。

（1）STEP 1对于每个EPR项目，建立需要执行调试试验的完整清单，以确保机组得到完整的验证（遵循安全/可操作性/合同需求）；

（2）STEP 2选择哪些项目可以不在所有的EPR机组上执行（FPOT），由以下因素决定：1）结果适用于其它机组：试验结果不会受到不同设计、操作、法规的影响。2）试验特性：对系统和设备而言极端苛刻、复杂性、需要大量的试验工况和组态；

（3）STEP 3明确试验是否只在第一个机组执行或应在几个机组执行（FPOT EPR FPOT xxx）；

（4）STEP 4对每一个确认的FPOT项目，确定能同时满足完成论证和限制风险的最好的试验方案（哪种工况及组态进行试验，是否适用试验结果转换，使用特殊的试验方法等）；

（5）STEP 5最终审查以得到参与各方（设计方，营运单位，监管当局）的认可；

根据项目的进展情况，项目业主可以自行决定是否使用别的项目的试验结果（即使FPOT仅需要在一个机组上进行，但业主仍然可以决定在自己的项目上再次执行该试验）。

3　台山EPR的首堆试验项目

通过前面的分析，结合台山核电厂（TSN）相比N4和Konvoi的新的设计、新的概念及之前电站的经验反馈，确定了4项FPOT EPR试验及14项 FPOT TSN1试验。

3.1FPOT EPR项目选择及其分析

FPOT EPR项目的选取分析见图3。其中的风险简列如下：

（1）堆内构件流致振动试验：该试验仪表从设计、采购、到安装完毕需要17个月时间，试验风险及操作难度大，堆内构件可能在仪表安装和拆除期间损坏，或在试验期间仪表部件脱落；

（2）不同主泵配置工况下稳压器喷淋效率试验：试验会造成电站参数的急剧变化，可能引入设备瞬态，超出运行限值的风险；

（3）自然循环试验：该项目可能会出现饱和裕度低、堆芯产生热点、稳压器波动管处产生比较高的温度偏差等风险；

（4）40%NP（NP表示核功率Nuclear power）下失去一台主泵后重新启动：试验会导致机组进入瞬态工况，可能造成机组超出运行限值的要求，有导致反应堆的风险。

3.2FPOT XXX项目选择及其分析

FPOT XXX对台山而言就是FPOT TSN1，通过分析，得出14项需要在台山1号机进行的首堆试验。这些试验项目因为1号机组与2号机组在该试验分为以下几类：

（1）仅需要在1号机组中的一列执行（见图4），该类试验有产生不可用记数事件的风险。

（2）电源和仪控系统试验（见图4），该类试验在切换时可能失去对机组的控制，造成设备损坏，产生不可用记数事件的风险。

（3）合同和性能验证试验（见图6），该类试验是根据合同要求及过去的二代核电不同技术系列的实践要求进行的，在每个项目的1台机组上进行就足够完成所需的验证。

（4）验证工艺系统新设计（见图7），该类试验有引入瞬态，对机组设备造成损坏（泵汽蚀），产生不可用记数事件的风险，需要优化试验方案以避免发生瞬态。

说明：图3到表7中“+”表示受到影响“；-”表示不受影响“；=”表示一致性；布置及设备尺寸及设计相似性是针对台山1号机及2号机组进行的比较；设计相似性指温度、压力、流量、功率、容量、仪控设计等。

4　结语

本文对首堆试验适用的规范进行了简要介绍，重点介绍了EPR首堆试验的定义及EPR首堆试验的选取流程，系统阐述了EPR FPOT及EPR TSN1的选取需要考虑的因素和选取原则，为后续华龙一号系列机组的首堆试验选取积累了经验，起到了良好的经验反馈作用。

［1］NRC. NUREG-1973， chapter 14，［Z］.2004-9.

［2］国家核安全局.核动力厂运行安全规定［Z］.2004-04-18.

［3］国家核安全局.核电厂调试程序［Z］.1987-04-17.

［4］IAEA.NS-G-2.9 Commissioning for Nuclear Power Plants ［Z］. 2003.

［5］NRC.RG 1.68 Initial Test Programs for Water-Cooled Nuclear Power Plants ［Z］.2007-03.

［6］AREVA NP. Specific EPR features FOAK tests.［C］ MDEP EPRWG，ShenZhen.2013-06-03.

This subject through research the related regulations and requirements for first of a kind test， integrating the EPR new feature and new characteristic during the commissioning scope of Taishan nuclear power plant unit 1， discuss the FOAK definition and the methodology for select EPR first of a kind test items.

EPR； First of a kind； Select； Methodology

余维铭（1983—），男，汉族，福建永安人，工程师，南华大学核能与核技术工程在读研究生，现在从事核电站总体试验工作；邱小平（1958—），男，教授，学士，单位：南华大学核科学技术学院，从事核技术应用、辐射防护研究；伍家彬（1971—），男，汉族，重庆人，副研究员，学士，单位：台山核电合营有限公司，现在从事核电站调试管理工作；陈世记（1984—），广西柳州人，男，工程师，学士学位，单位：中广核工程有限公司，现在从事核岛调试工作。