EPR首堆机组调试监督及经验浅谈
2021-07-08项建英孙振宇
项建英,王 进,杨 凯,孙振宇
(生态环境部华南核与辐射安全监督站,深圳 518034)
欧洲压水堆(European Pressurized Reactor,简称EPR)是法国FRAMTONE和德国SIEMENS根据《欧洲用户文件》的要求联合设计开发的,以法国N4型核电站和德国KONVOI型核电站为主要设计参考,并充分吸收了法国和德国多年来的核电设计、建造和运行经验[1,2]。我国台山核电厂1号机组是世界第三台、国内首台EPR机组,单机容量约为1755 MW[3]。
作为国内EPR三代机组首堆,国家核安全局高度重视台山核电厂1号机组的调试监督工作。针对三代机组的特点和核安全监督的新形势,国家核安全局成立调试监督联队,配齐配强调试监督人员,对台山核电厂的调试过程、质量保证和调试缺陷处理等环节进行了全过程审评与监督。
1 调试监督情况
1.1 日常核安全检查
日常检查活动包括现场巡查、专题调查、不符合项审查和跟踪、定期对话和观察员活动等[4]。主要检查营运单位调试阶段质量保证大纲、核安全管理要求的执行情况、核安全相关的构筑物、系统及部件的调试试验情况、不符合项/意外事件的跟踪调查、设计变更/安全重要修改的实施情况等。台山核电厂1号机组日常核安全检查情况见表1。
表1 台山核电厂1号机组日常核安全检查情况Table 1 Routine nuclear safety inspection of Taishan nuclear power plant unit 1
1.2 例行/控制点核安全检查
例行核安全检查是对台山核电厂1号机组调试阶段安全重要活动所进行的有计划的核安全检查[4]。在检查开展前,营运单位应开展自查,对调试异常和设计变更等进行梳理,并针对控制点检查,完成状态转换清单的全部试验项目,待自评估机组满足控制点释放的基本条件后提交控制点释放申请[5]。针对台山首堆机组组织开展的调试相关控制点检查见表2。
表2 调试相关控制点检查情况Table 2 Hold point inspection of commissioning
1.3 调试试验专项监督
考虑到EPR机组设计上的安全重要性,以及重大设备、瞬态响应、应对超设计基准和堆芯物理等方面的新特性,监督人员对台山核电厂1号机组共选取78项调试试验进行专项监督[6~8]。台山核电厂1号机组5个EPR堆型首堆试验的监督检查情况见表3。台山核电厂1号机组12个台山核电厂首堆试验的监督检查情况见表4。
表3 EPR堆型首堆试验监督检查情况Table 3 Inspection of first plant of test for EPR units
表4 台山核电厂首堆试验监督检查情况Table 4 Inspection of first plant of test for Taishan units
2 EPR首堆调试监督经验
在前后历时4年多的调试里,克服调试工期长,部分设计未固化和现场变更多,仪控系统调试难度大,调试项目多、内容多,国内外高度关注及舆情舆论影响广泛等工作难点,EPR世界首堆——台山核电厂1号机组于2018年12月13日完成168小时试运行,具备商运条件[9]。截至目前,首堆机组运行平稳,核安全得到了有力保障。
台山核电厂1号机组作为世界首堆,没有监管经验可以借鉴。在长达10年的建安、调试阶段,尤其是4年多的调试监督过程中,监管经验从无到有,逐步形成了一套行之有效的监管模式和监管方法,较好地完成了首堆机组的调试监督,得到了国内外监管同行的肯定和好评。
2.1 综合各方力量,确保调试监督项目选取合理与有效
综合各家审评单位意见,在吸收其他项目监督的经验基础上,结合EPR首堆机组特点,基于国家核安全局研究确定的选取原则,监督人员对首堆机组调试监督项目进行了大幅调整,见表5[6]。
表5 首堆调试监督项目选取原则Table 5 Selection principle of FPOT items
2.2 审评与监督一体化,加强了现场监督深度
针对新设计机组的特点和难点,成立了台山首堆机组调试审评监督联队,推动审评与监督一体化机制建设,有机的融合审评力量和监督力量,加强了现场调试监督深度。自冷试以后,技术支持单位核与辐射安全中心先后派遣了6批次26人次的审评监督人员到华南监督站台山监督组挂职,参与调试试验监督工作,把审评遗留问题与现场监督工作有机结合并快速对接,进一步加强了审评的针对性和有效性,也进一步加强了现场的监督深度。
图1 审评、监督一体化示意图Fig.1 Schematic diagram of integration of review and supervision
2.3 安工周会提前运作,充分借鉴安工独立分析意见
鉴于首堆机组的技术复杂性以及设备和调试逻辑问题多发等特点,除了常规的调试周会与月会外,现场监督组提前筹划核安全工程师(简称安工)周会,主动引入安工独立分析意见,并于热试前提前运作。现场监督组充分借鉴安工专业且独立的意见,并针对发生的问题提出监督意见和整改要求。
2.4 严格先决条件核查
针对台山首堆机组调试活动的特点,调试监督人员在现场监督中着重加强了对试验先决条件的核查。在试验开始两周前,调试监督人员跟电厂调试试验负责人通过文件审查、专题会议沟通、现场核查等手段,确保调试试验开展的先决条件全部满足要求,通过严格的先决条件核查,确保了调试活动质量和逻辑的有序性。
2.5 加强TCA管控及监督
EPR机组系统逻辑增加了很多新的设计,如自动控制和逻辑组态控制等,部分逻辑在试验中就出现了较多的逻辑错误,为此在台山首堆调试中专门设置一类“纠错类”临时控制变更(Tempo⁃rary Control Alteration,简称TCA),高峰时多达200余个。在调试中也曾出现TCA被误取消或者被覆盖的情况,使相关设备出现了非预期动作[10]。现场监督组对纠错类TCA的取消和固化予以长期跟踪,同时对于现存的TCA,要求在试验开始前必须多部门分析清楚,做好记录,并作为工前会的重要内容予以讨论。
2.6 加强EPR新设计的差异化分析并予以重点关注
EPR很多系统与中国改进型百万千瓦级压水堆(China Improved Pressurized Water Reactor,简称CPR)机组相比,有较多新的设计,这些新设计由于控制较为复杂,在热试期间出现了一系列的问题,如压力瞬态及温度瞬态等[10]。为此现场监督组要求调试部门对EPR和CPR的重要系统差异性进行研究分析,如多个系统的液位控制、压力控制和温度控制等,在试验开始前对这些差异性进行重点、深入研究,并形成记录。
2.7 针对高风险试验进行多层次风险分析及管控
针对一些高风险的调试试验(可能引起跳堆、跳机和影响机组安全的试验),在督促业主做好试验前TCA影响分析和差异化分析的基础上,对筛选出的高风险试验还要进行模拟机验证等,切实督促营运单位抓好试验前准备工作、试验中风险控制和试验后总结[10]。图2所示为营运单位针对高风险试验改进前后的管理制度。
图2 改进后的高风险试验管理制度Fig.2 High risk test management system before and after improvement
2.8 重大异常及问题,及时启动相关处理流程
重大异常或运行事件发生后,现场监督组督促业主及时上报运行事件通告或专题报告,按时出版事件调查报告;若涉及重大问题,则考虑通过重要情况通报向国家核安全局上报;若多次发生类似问题则可能启动非例行检查,对问题发生的深层次和系统性原因进行检查和评估。
2.9 充分利用国际合作平台,强化国内外经验反馈交流
利用多国设计评价项目等国际合作平台,学习借鉴国外监管机构的好做法与好经验,同时通过国际合作平台,解决调试过程中出现的一些重大问题,如流致振动首堆试验结果认可和互信等。
3 监督思考及建议
(1)设计审查能力需进一步提高。首堆调试中程序修改和设计变更较多,监督过程中关注流程质量保证较多,对修改和变更本身的审查较为缺乏,影响调试监督的效果。对于后续新堆型机组,建议在前期准备阶段,组织足够的技术力量,对电厂调试试验内容开展研究审评工作,力求监督活动有重点有深度。
(2)大量工程遗留项、临时控制变更和部分功能需进一步跟踪评价。台山核电厂1号机组作为EPR首堆机组,运行时仍有大量的工程遗留项和临时控制变更待后续处理,也有部分功能验证还不充分,如自动硼补给浓度存在偏差问题和控制棒失步等问题。这些遗留项、设计变更或部分功能虽经过评价,对当前机组运行没有直接的安全影响,但随着机组运行时间的增长,需要对这些问题开展持续跟踪评价工作,推动营运单位尽快清除。
(3)针对运行初期大量设计变更和工程尾项的处理,如按照现有国家核安全局机关审批、核与辐射安全中心审评、监督站现场监督的模式,流程长效率低,不利于机组相关问题的快速响应和处理。应总结调试审评监督联队的良好实践,考虑成立EPR运行审评监督联队,确保EPR世界首堆机组安全稳定运行。
(4)审评与监督一体化发挥了重大作用。核与辐射安全中心作为调试审评监督联队的重要技术支持部门,技术审评人员直接到现场挂职,有力地支持了EPR首堆调试监督工作,既提高了审评的针对性和有效性,又加强了监督的深度和广度。