核电厂配置风险管理及应用实践

初永越，钱晓明，依 岩，王 闯，张 适

（生态环境部核与辐射安全中心，北京 102444）

为保证核电厂安全系统的可用性，核电厂营运单位编制了技术规格书，对核电厂配置（即核电厂各安全系统、设备及其必要的支持系统所处的状态）进行管理。技术规格书通常针对各具体系统或设备给出允许的维修时间等限制，但并不能对多重系统或设备失效进行有效管理，尽管有些技术规格书对多重系统或设备失效做了一些规定，但由于核电厂配置组合的复杂性和多样性，这种对风险的控制方式并不完全合理。国际实践表明，对多重设备失效进行控制的有效方法是核电厂的配置风险管理。

配置风险管理是利用活态概率安全分析模型（活态PSA 模型），根据核电厂实际运行配置计算风险指标，开展核电厂风险管理的一种方法[1]。配置风险管理是核电厂风险管理的一项有效应用，一方面可以帮助电厂人员进行日常计划维修和运行活动管理，从而减少事故和瞬态风险。另一方面，配置风险管理也可以支持电厂运行和维修人员进行日常决策，提高电厂人员对概率安全分析（PSA）见解的认知。

国际上，核电厂配置风险管理已有数十年的应用历史，在电厂日常维修和运行活动管理方面发挥了巨大的作用。美国核安全法规10 CFR 50.65《核电厂维修有效性监测要求》中要求，在维修活动实施之前（包括但不限于监测、维修后试验、纠正性和预防性维修），营运单位应该对维修活动可能引起的风险增量进行评估和管理。美国核管会（NRC）管理导则RG1.174和RG1.177 中也鼓励充分利用PSA 见解来提高安全决策和管理效率，配置风险管理属于利用PSA 见解进行决策优化的一种风险指引型技术。配置风险管理在美国的应用十分广泛，几乎所有电厂都在采用风险监测器（Risk Monitor）进行风险评价，现阶段采用的风险监测器包括Phoenix、EOOS 等。

在国内，国家核安全局于2017 年发布了《改进核电厂维修有效性的技术政策（试行）》，指导核电厂营运单位对构筑物、系统和设备的维修有效性及维修活动的风险进行监测和管理[2]。国家核安全局于2019 年发布了《核电厂配置风险管理的技术政策（试行）》（国核安发〔2019〕262 号）（后简称配置风险管理技术政策），要求核电厂营运单位按照技术政策对核电厂运行和维修活动进行配置风险管理，建立和优化核电厂配置风险管理体系，以提高核安全管理决策的科学性和有效性[3]。国家核安全局在最新发布的《核动力厂调试和运行安全规定》（HAF-103）中也要求营运单位建立核动力厂配置状态的风险管理体系。目前，国内已组建了维修规则工作组（工作范围包括维修规则及配置风险管理），负责推广和监督规范核电厂配置风险管理相关工作，讨论制定配置风险管理相关的政策文件。按照工作组计划安排，采用“先试点、后推广”的方式推进配置风险管理工作，也即先在试点电厂中建立和运行配置风险管理体系，后续逐步在全范围电厂推广应用。目前，试点电厂的配置风险管理工作正在稳步实施。

本文将主要阐述核电厂配置风险管理技术的国内外应用现状，并对其应用过程中的关键技术问题进行分析和讨论。最后，对于核电厂配置风险管理技术的下一步工作进行展望。

1 配置风险管理体系

1.1 美国配置风险管理体系

美国NRC 发布的RG 1.174 和RG 1.177 要求许可证持有者在开展PSA 应用时须进行风险评价，并分为三个层次，前两个层次是评价是否满足风险可接受准则、找出高风险的组合，第三个层次明确要求许可证持有者应编制一个大纲以确保停役设备的风险影响得到适当评估，鉴别出维修和其他运行活动导致的高风险配置，并采取补偿措施。10 CFR 50.65（a）（4）条款规定：维修活动实施前，许可证持有者必须评价维修活动所引起的风险并采取相应的风险管理。该规定是对不同的电厂配置所带来的风险增量进行限制，是对技术规格书的一个补充。

为满足上述法规要求，美国绝大多数核电厂都建立了配置风险管理体系，以配置风险管理大纲（Configuration Risk Management Program，CRMP）的形式对设备停役引入的风险进行评估和管理。CRMP 作为技术规格书下层文件，在技术要求手册（TRM）中进行管理，其修改根据是否改变核电厂许可证发放基准来决定是否需经NRC 审批。当核电厂配置发生改变时，按照CRMP 的要求开展风险评价，判断是否满足风险阈值，执行相应的风险管理措施。风险监测器因其可快速有效的评价电厂配置风险，作为CRMP 的重要风险评价工具而被广泛使用。

1.2 配置风险管理的实施

配置风险管理体系的实施流程包括确定风险阈值、建立风险管理矩阵和评价配置风险并采取相应行动，核电厂配置风险管理体系的实施方法和结果如图1 所示。

图1 配置风险管理实施流程图Fig.1 The implementation of configuration risk management

（1）确定风险阈值

核电厂营运单位应在满足监管要求的前提下，根据核电厂实际情况确定一套风险阈值来对应不同的风险水平分类。通常，核电厂配置风险管理风险阈值的设定包括瞬时风险—堆芯损坏频率（Core Damage Frequencies）、早期大量放射性释放频率（Large Early Release Frequency），和累积风险增量—堆芯损坏概率增量（Incremental Core Damage Probability）、早期大量放射性释放概率增量（Incremental Large Early Release Probability）。确定的风险阈值应该能够有效地区别不同的风险水平，同时考虑不同风险管理活动所需的资源投入，以有效利用资源。表1给出了一个典型风险阈值设定的示例。

表1 风险阈值示例表Table 1 The example of risk thresholds

核电厂营运单位应根据已确定的风险阈值建立风险管理矩阵，可将风险矩阵划分为风险可接受的正常控制区、需要控制风险的风险管理区（1 个或多个）和风险不可接受区。表2给出一个典型的风险管理矩阵示例，核电厂营运单位可根据需求对风险管理区进一步细分，不同的风险区按照风险从低到高，用不同颜色区域（绿、黄、红）来表示。

表2 风险管理矩阵示例表Table 2 The example of the risk management matrix

（2）评价配置风险，采取相关行动

运行配置风险管理：在核电厂发生运行异常，导致一个或多个安全重要设备不可用时，核电厂营运单位除执行技术规格书中规定的措施以外，还需采用风险监测工具评价配置风险，并根据风险所处的区域采取相应的行动。通常，处于绿区，正常执行维修活动；处于黄区，维修行动需尽快完成，允许配置时间由累积风险限值计算结果来确定，必要时需采取补偿措施；处于红区，则需立即采取行动降低风险，若机组处于功率运行状态，则需要立即停堆后撤，使机组处于可接受的风险水平。

维修配置风险管理：在核电厂实施维修活动前，需采用风险监测工具对维修计划进行配置风险评价，并根据风险所处的区域采取相应的行动。通常，处于绿区，按照正常的工作控制；处于黄区，则需评价不可定量的因素，并制定风险管理措施；处于红区，则不允许主动进入该风险配置。如果评价结果表明当前配置下开展既定的维修活动有较大风险，核电厂营运单位需调整维修活动时间窗口。计算出配置风险后，核电厂营运单位还应对评价结果进行评估，如识别出当前配置下的主要风险贡献项等，根据风险所在区域采取相应行动，必要时采取相应的风险补偿措施。

2 配置风险管理应用关键技术问题

近年来，我国核安全监管部门一直积极推动配置风险管理技术在核安全监管领域的应用，各单位积极响应，有效促进了风险指引型核安全监管体系的建立。与其他国家一样，我国主要参考了美国的技术理念和管理导则，在实施过程中也遇到了一些技术问题需进行重点关注，下面就典型技术问题进行分析和讨论，以便于为核电厂在实施配置风险管理过程中提供技术参考。

2.1 关于风险阈值设定的说明

运行配置风险管理与维修配置风险管理采用的累积风险限值相一致，如果核电厂发生突发运行异常，瞬时风险进入黄区，而相应维修活动的累积风险增量仍处于绿区，核电厂可以进行正常工作控制。上述风险阈值对应的是全范围始发事件的风险，如果没有内外部危险PSA 模型，至少应包括功率运行、低功率停堆内部事件一级和LERF 模型。

国家核安全局鼓励核电厂采用比推荐值更严格的风险阈值，尽量降低风险，进一步提高安全水平。

2.2 关于风险分区的考虑

调研国际上核电厂风险分区的情况，定义了四个风险区（绿区、黄区、橙区、红区）的核电厂数量多于定义了三个风险区（绿区、黄区、红区）的核电厂。技术政策中推荐三个风险区的原因是从核安全监管的角度，黄区和橙区的性质是一样的，都是要控制风险、管理风险。4 个区，橙区的限值通常是基准CDF 的10 倍，要采取的措施和黄区没什么差别。是否采取补偿措施，是ICDP 限值计算得到的允许配置时间（Allowed Configuration Time）够不够用决定的，不是CDF 瞬时风险达到了多少来决定的。

2.3 确定运行配置风险阈值的考虑

国际上使用较多的有以下四种方法：

（1）导则给出的推荐值；

（2）采用基准风险的倍数；

（3）根据累积风险限值和核电厂配置持续时间来确定；

（4）采用指定单一系统列或设备退出服务后的风险值，以上四种方法在确定风险阈值时常常是混合使用的。方法（3）用累积风险限值和固定的核电厂的配置持续时间（24 小时、72小时、一周等）来推算风险阈值，方法（4）采用某一特定系统设备失效的风险值，均没有实际意义。技术政策中采用的（1）和（2）结合的方式，既有绝对值，也有相对值，不论是基准CDF 较大的二代核电厂（如秦山一期），还是基准CDF 较小的三代核电厂（如：AP1000、“华龙一号”），都能有效管控风险。

国外50 多个核电厂的统计分析表明，对于风险管理区CDF 下限值（绿区上限值），约一半的核电站选择了基准风险的两倍作为风险阈值，大多数核电站的风险管理区下限值小于10-4/堆年。对于风险管理区上限值（红区下限值），约一半的核电站采用了NUMARC93-01中给出的推荐值10-3/堆年，约35%的核电站采用了基准风险的倍数值（10～100 倍），取值范围均在10-4/堆年～10-3/堆年。

国内一些营运单位觉得基准风险的两倍作为风险管理区的下限值过于严格，担心机组进入运行的黄区。笔者认为这是没有必要的，运行黄区通常对应维修绿区，只要正常工作控制即可。运行进入黄区，只是提醒需要控制风险，维修应有时间要求。实际上，技术规格书本来也是有规定的。技术规格书所有的要求都是适用的，而且是优先执行的。

2.4 配置风险管理工具的开发和应用

营运单位在对核电厂运行和维修活动进行配置风险管理时，需要制定实施计划，及时建立配置风险管理体系，开发并部署风险监测工具。需要注意的是，在实施配置风险管理时应保证核电厂安全水平得以维持甚至提高。目前，国内大亚湾、岭澳、秦山、田湾和红沿河等共计11 个核电厂累计27 台机组（截至目前共54台机组运行）已经安装并使用风险监测器，主要用于核电厂实时风险监测、风险指标管理与控制、维修计划的排程以及日常维修活动的风险评价等。配置风险管理工具应具备支持全范围PSA 模型的能力，同时应具备良好的功能和性能。

国家核安全局正在逐步制定和发布核电厂风险监测器开发及使用的技术指导文件，并通过适当的方式（如同行评估等）确认核电厂风险监测器的质量。

3 应用实例

本小节以某电厂为实例，具体说明核电厂配置风险管理评价过程。

（1）背景

在国家核安全局的指导下，核安全中心等单位依托国家科研项目，自主研发并建成了“国家核安全局核电厂风险监测平台”，建立了核安全监管部门对运行核电机组独立、快速风险评价和管理的能力。该平台可用于支持地区监督站开展维修有效性、配置风险管理的监督检查，为风险指引相关的审评监督活动提供工具和手段。

本分析分别选取某电厂大修试验和运行设备不可用为分析对象，给出假设条件，采用国家核安全局核电厂风险监测平台为分析工具，对其进行配置风险管理评价。

（2）分析内容

现假设功率工况，ASG001PO 和ASG003PO同时不可用10 h，采用国家核安全局核电厂风险监测平台对其进行风险评价，评价界面如图2 所示。该分析界面给出的主要信息包括：

图2 国家核安全局核电厂风险监测平台界面Fig.2 The interface of nuclear power plant risk monitoring platform of the National Nuclear Safety Administration

（1）分析输入的基本信息，包括设备退出持续时间、运行工况、目标分析设备和退出方式等；

（2）电厂基本风险信息，包括基准CDF、电厂风险阈值设定情况等；

（3）分析评价结果，包括定量分析结果（如瞬时CDF、ICDP、ACT、始发事件占比等）、所处风险管理区域、配置风险管理要求以及需采取的风险管理措施（如优先恢复工作、识别关键敏感设备和高风险活动等）。

通过分析可以看出，该机组瞬时风险为7.01×10-5/堆年，ICDP 为6.89×10-8，ACT 为2 天。对应的配置风险管理要求为：机组风险处于风险控制区（黄区），需要控制风险，维修应尽快完成，关注关键敏感设备，同时控制ACT。具体风险评价结果如表3 所示。

表3 风险评价分析结果Table 3 Risk assessment and analysis results

表4 还以三种不同配置下的情况为例，说明评价结果对应不同的风险区域以及配置风险管理要求。值得注意的是，当评价结果处于红区时，应对该试验采取措施（如修改试验方法等），从而避免进入该配置。

表4 不同配置下的风险区域以及配置风险管理要求Table 4 Risk zones under different configurations and configuration risk management requirements

总体来看，配置风险管理体系的创建不仅加强核安全管理决策的科学性和有效性，还帮助核电厂优化了资源配置，对于核电厂具有广泛的应用价值。

4 总结与展望

近年来，国内各核电厂按照国家核安全局制定的配置风险管理实施方案的进度要求，基本完成了配置风险管理体系的建设，包括确定配置风险管理的范围、设置风险阈值、风险管理行动矩阵以及风险监测评价工具的开发，并按照相关要求编制了相关的管理文件。各核电厂正在积极尝试将配置风险管理体系融入日常运行管理流程，落实和完善配置风险管理的各项工作。大亚湾核电厂已经完成了配置风险管理同行评估，其他核电厂也正在积极筹备开展同行评估活动。总体来看，在国家核安全局的精心部署与全面指导下，在国家核安全局维修规则工作组的努力推动下，我国配置风险管理工作正扎实有序的全面推进，国内各核电厂在风险监测工具开发和配置风险管理方面都已取得了显著的工作成效。

建议后续进一步明确配置风险管理工作的相关要求，制定《核动力厂调试与运行安全规定》（HAF 103）的下层技术导则，开展配置风险管理相关的标准编制工作，包括编制国家标准、行业标准与团体标准等，为后续规范开展配置风险管理相关工作提供技术指导。此外，建议继续加大法规要求与技术政策的宣贯力度，推动核电厂积极建立配置风险管理体系，完善风险监测工具相关功能，促进风险监测工具在核电厂开展更深层次的应用。