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維修規(guī)則，簡稱MR(Maintenance Rule)，是從美國引進(jìn)的對核電廠構(gòu)筑物、系統(tǒng)和設(shè)備(SSC)維修活動的有效性進(jìn)行評價的規(guī)則體系。根據(jù)美國核電廠的實踐經(jīng)驗，核電廠實施基于構(gòu)筑物、系統(tǒng)和設(shè)備維修有效性評價和維修風(fēng)險管理的維修規(guī)則，通過具體的指標(biāo)來評價核電廠維修活動的實施風(fēng)險和實施效果，一方面能夠進(jìn)一步提高監(jiān)管當(dāng)局對核電廠核安全監(jiān)管的針對性和有效性，另一方面能夠提高核電廠預(yù)防性維修等活動開展的自主性和合理性，對提高電廠運營業(yè)績具有積極的促進(jìn)作用。目前國家核安全局及國內(nèi)各核電廠均在積極對標(biāo)國際先進(jìn)，開始著手建立國內(nèi)核電廠的維修規(guī)則體系。

維修規(guī)則包括條款(a)和條款(b)兩部分內(nèi)容。其中(a)條款規(guī)定了：核電廠應(yīng)該如何去管理納入維修規(guī)則范圍內(nèi)的SSC[1];(b)條款規(guī)定了：核電廠的哪些SSC應(yīng)該納入維修規(guī)則管理的范圍。從維修規(guī)則的主要內(nèi)容可以看出，準(zhǔn)確劃定維修規(guī)則管理的SSC的范圍是核電廠實施維修規(guī)則的重要基礎(chǔ)之一。本文研究提出了維修規(guī)則范圍篩選的技術(shù)流程和實施方法。

1 維修規(guī)則范圍篩選

1988年以前，美國維修規(guī)則的范圍包括核電站配套設(shè)施(BOP)在內(nèi)的電廠所有的SSC，這給核電廠維修規(guī)則工作的實施帶來了巨大的困難。1988年11月，美國核管會(NRC)在考慮了核電廠和政府意見后，將維修規(guī)則的范圍限定于安全相關(guān)的SSC和失效后會直接損害公眾健康和安全的BOP系統(tǒng)設(shè)備[2]。后續(xù)又結(jié)合實踐進(jìn)行修訂，形成了現(xiàn)行使用的安全相關(guān)SSC范圍篩選輔助說明以及4條非安全相關(guān)SSC范圍篩選判定準(zhǔn)則。

核電廠系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量龐大，對所有的SSC都進(jìn)行維修規(guī)則管理是不現(xiàn)實的，也是沒有必要的。因此準(zhǔn)確劃定維修規(guī)則的范圍既能減少監(jiān)管當(dāng)局和核電站的壓力，又能將監(jiān)管和監(jiān)測的主要精力集中于失效會危及核電站安全運行、導(dǎo)致緊急停機停堆等瞬態(tài)的SSC，確保核電站安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行。一般來說，當(dāng)滿足下列情況時，核電站需要重新判定SSC是否包含在維修規(guī)則范圍內(nèi)：

1)技改、替代；

2)內(nèi)外部經(jīng)驗反饋；

3)應(yīng)急運行規(guī)程(EOP)或最終安全分析報告(FSAR)修訂；

4)與系統(tǒng)相關(guān)的安全概率分析(PSA)模型變更或升版；

5)范圍篩選準(zhǔn)則發(fā)生變化；

f.SSC不再用于EOP，且不滿足任何非安全相關(guān)SSC的判定標(biāo)準(zhǔn)；

g.原有的判定錯誤，經(jīng)審查確定該SSC不屬于維修規(guī)則的范圍[3]。

以上為需要重新判定維修規(guī)則SSC范圍的參考情況，但不唯一。只要有充分恰當(dāng)?shù)睦碛桑姀S都應(yīng)該對SSC的維修規(guī)則范圍進(jìn)行重新審查和評估。

2 維修規(guī)則范圍篩選原則

維修規(guī)則范圍篩選基于安全原則，包括所有安全相關(guān)的SSC[簡稱b(1)]和部分非安全相關(guān)的SSC[簡稱b(2)]。

2.1 安全相關(guān)SSC篩選原則

在設(shè)計基準(zhǔn)事故期間或之后仍需提供如下功能的SSC：

a.保持反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界的完整性；

b.實現(xiàn)反應(yīng)堆停堆并維持其在安全停堆狀態(tài)；

c.防止或緩解潛在場外輻射事故后果，執(zhí)行放射性物質(zhì)屏蔽及包容功能。

2.2 非安全相關(guān)SSC篩選原則

a.用于緩解核電站最終安全分析報告中所描述的事故或瞬態(tài)；

b.應(yīng)用于EOP中；

c.失效會直接妨礙安全相關(guān)系統(tǒng)完成其安全相關(guān)功能；

d.失效會直接導(dǎo)致反應(yīng)堆緊急停堆或觸發(fā)安全系統(tǒng)動作。

3 維修規(guī)則范圍篩選流程和方法

根據(jù)國內(nèi)目前的監(jiān)管要求，實施維修規(guī)則的核電站需要建立核電站設(shè)備級的維修規(guī)則范圍清單。因此維修規(guī)則單個系統(tǒng)的范圍篩選流程應(yīng)以輸出該系統(tǒng)的維修規(guī)則范圍設(shè)備清單并生效系統(tǒng)的范圍篩選報告為流程終點。田灣核電站針對VVER機組系統(tǒng)設(shè)備的特點，結(jié)合SRCM分析方法，制定了圖1所示的維修規(guī)則范圍篩選流程[4-5]。

圖1 MR范圍篩選流程圖Fig.1 The process of defining Maintenance Rule scope

3.1 選擇系統(tǒng)

核電站在開展設(shè)備分級、SRCM分析、RCM分析等工作時會根據(jù)系統(tǒng)對核電站正常運行的重要作用、系統(tǒng)的預(yù)防性維修和缺陷數(shù)量等，選擇一部分有價值的系統(tǒng)開展分析工作。但對于維修規(guī)則范圍篩選來說，分析需要涵蓋核電站的每個系統(tǒng)，不能存在遺漏。

3.2 人員和文件準(zhǔn)備

根據(jù)田灣核電站先導(dǎo)系統(tǒng)維修規(guī)則范圍篩選開展實踐，核電站通過以運行人員為主導(dǎo)、多專業(yè)配合審查的方式開展維修規(guī)則范圍篩選工作，能有效提高范圍篩選結(jié)果的準(zhǔn)確性。分析時選定一名操作員擔(dān)任系統(tǒng)分析負(fù)責(zé)人，設(shè)備工程師、儀控人員等配合開展設(shè)備故障模式列寫、儀控邏輯分析等工作。

分析需要準(zhǔn)備的文件資料如下：

a.系統(tǒng)設(shè)計文件；

b.管線和儀表的竣工圖；

c.邏輯圖和電氣接線圖；

d.最終安全分析報告；

e.系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)計變更；

f.系統(tǒng)的PSA分析報告；

g.系統(tǒng)的EOP及其參考規(guī)程；

h.系統(tǒng)的設(shè)備及設(shè)備分級清單；

i.最新版的系統(tǒng)流程圖。

除以上資料外，核電站的相關(guān)技術(shù)專家以及有經(jīng)驗的運行、維修、技術(shù)管理人員具備的知識和經(jīng)驗也可以為分析提供非常有價值的信息，分析時應(yīng)多與技術(shù)人員進(jìn)行溝通和交流。

3.3 確定系統(tǒng)邊界

如果某系統(tǒng)已開展過系統(tǒng)化的設(shè)備分級或者SRCM、RCM分析等工作，那么該系統(tǒng)的邊界是可以直接沿用的，只需對進(jìn)行過改造變更的系統(tǒng)邊界設(shè)備加以驗證分析。結(jié)合系統(tǒng)設(shè)備的KKS編碼特點，田灣核電站在開展先導(dǎo)系統(tǒng)的維修規(guī)則范圍篩選時，按如下原則和方法進(jìn)行系統(tǒng)邊界的劃分[6]。

1)系統(tǒng)機械邊界：田灣核電站以系統(tǒng)KKS碼為基準(zhǔn)進(jìn)行系統(tǒng)機械邊界的劃分，到邊界閥門或設(shè)備的外法蘭連接處或第一道焊口。所有的機械設(shè)備(包括靜機和轉(zhuǎn)機)包含在分析范圍內(nèi)。

2)系統(tǒng)電氣邊界：田灣核電站以系統(tǒng)KKS碼為基準(zhǔn)進(jìn)行系統(tǒng)機械邊界內(nèi)電氣設(shè)備邊界的劃分，邊界上到電氣開關(guān)的觸頭，下到就地的電氣設(shè)備進(jìn)線接頭。假設(shè)控制電源和動力電源都是可用的。典型的，供應(yīng)電源的斷路器包含在邊界內(nèi)，但母線不包括在內(nèi)。電氣二次側(cè)控制設(shè)備包含在所在的電氣開關(guān)中(見圖2)。

3)系統(tǒng)儀控邊界：田灣核電站以系統(tǒng)KKS碼為基準(zhǔn)進(jìn)行系統(tǒng)機械邊界內(nèi)儀控設(shè)備邊界的劃分，邊界到就地儀控設(shè)備本體，有信號傳輸或控制功能的設(shè)備邊界到設(shè)備本體與傳輸線的接口(即不包括傳輸電纜)。將整個儀表回路包含在邊界內(nèi)，即使它的輸出可能送到分析邊界以外(見圖3)。

圖2 系統(tǒng)電氣邊界劃分示意圖Fig.2 The electrical boundary diagram of the system

圖3 系統(tǒng)儀控邊界劃分示意圖Fig.3 The I&C boundary diagram of the system

定義系統(tǒng)邊界時要考慮壓空。與電源一樣，一般假設(shè)儀表和控制壓空都是可用的?？紤]系統(tǒng)邊界時只考慮供應(yīng)氣源的電磁閥。

3.4 確定系統(tǒng)功能

確定系統(tǒng)邊界后，參考系統(tǒng)設(shè)計文件、正常運行規(guī)程、事故運行規(guī)程、儀控邏輯功能圖等文件，列出系統(tǒng)功能。一般來說，在進(jìn)行SRCM、RCM等分析時，系統(tǒng)功能列寫會比較詳細(xì)，這樣更利于分析設(shè)備關(guān)鍵度和確定設(shè)備的預(yù)防性維修任務(wù)。但在進(jìn)行維修規(guī)則范圍篩選時，可以對系統(tǒng)功能進(jìn)行一定分類和簡化，將系統(tǒng)功能數(shù)量限制在合理的水平。

3.5 識別維修規(guī)則功能和非維修規(guī)則功能

通過分析功能失效及其影響，結(jié)合安全相關(guān)和非安全相關(guān)SSC范圍篩選原則，識別系統(tǒng)的維修規(guī)則功能和非維修規(guī)則功能。

每個功能至少有一個功能失效與之對應(yīng)。功能失效是對功能的失效機理的說明。一般表達(dá)成與相應(yīng)功能相反。例如，如果功能描述為“向蒸汽發(fā)生器供應(yīng)足夠的給水”，那么功能失效可以描述為“向蒸汽發(fā)生器供應(yīng)足夠的給水失敗”。功能失效的表達(dá)應(yīng)能使任何一個熟悉系統(tǒng)和設(shè)備的人都能將功能失效與相應(yīng)設(shè)備的失效聯(lián)系起來。

同時，維修規(guī)則b(2)篩選準(zhǔn)則的c和d條款存在“可能妨礙”、“可能導(dǎo)致”等存在分歧的描述。為便于分析人員充分理解維修規(guī)則的范圍篩選準(zhǔn)則，確保得出準(zhǔn)確一致的分析結(jié)果，田灣核電站明確范圍篩選準(zhǔn)則中的b(2)c條款為：非安全相關(guān)SSC失效會直接妨礙安全相關(guān)系統(tǒng)完成其安全相關(guān)功能；明確b(2)d條款為：非安全相關(guān)SSC失效會直接導(dǎo)致反應(yīng)堆緊急停堆或觸發(fā)安全系統(tǒng)動作。

3.6 判斷運行模式/備用/是否固有可靠

這里需要對備用狀態(tài)的判斷進(jìn)行一個說明。核電站中一部分人員認(rèn)為備用和冗余二者是等同的，這存在一定誤解。

如圖4所示，泵A和泵B為兩臺燃油輸送泵，每一臺都是100%容量，這兩臺泵同時運行，從不同的流向為柴油機提供燃油，它們中的任何一臺失效都不會影響柴油機的啟動，則泵A和泵B互為冗余。而另一種情形，如圖4中的泵C和泵D，如果泵D是泵C的備用泵，則正常情況下泵D是不運行的，只有在泵C失效時，備用泵D才啟動。因此，備用和冗余是兩種完全不同的情況，需要正確區(qū)分。

圖4 冗余和備用分析Fig.4 The analysis of redundant and spare

3.7 列寫設(shè)備清單

根據(jù)實踐經(jīng)驗反饋，列寫設(shè)備清單時應(yīng)先對SSC的顆粒度進(jìn)行明確和規(guī)定，因為如果未對SSC的顆粒度進(jìn)行規(guī)定，有的分析人員會將部件也列入清單中，對后續(xù)的范圍清單管理造成困難。同時列寫設(shè)備清單時，應(yīng)先確定系統(tǒng)邊界上的設(shè)備，再結(jié)合系統(tǒng)流程圖和核電站主數(shù)據(jù)列寫系統(tǒng)內(nèi)的所有設(shè)備，然后分析失效模式對功能的影響。而不是根據(jù)完成該系統(tǒng)功能需要哪些設(shè)備來確定系統(tǒng)設(shè)備清單，這樣會造成設(shè)備遺漏。以上做法也便于后續(xù)維修規(guī)則范圍設(shè)備清單的信息化管理。

3.8 設(shè)備失效及影響分析

確定了設(shè)備清單后，下一步就是根據(jù)設(shè)備類型列寫設(shè)備的主要失效模式。列寫設(shè)備失效模式時要充分考慮設(shè)備的運行、維修歷史，要盡可能的考慮全面。因為一個失效模式對應(yīng)著一個或多個預(yù)防性維修任務(wù)，后續(xù)在制定a(1)糾正行動時很大程度需要重新考慮設(shè)備的失效模式及其對應(yīng)的預(yù)防性維修任務(wù)，如果設(shè)備失效及影響分析工作開展得非常詳細(xì)和全面，會對后續(xù)制定a(1)糾正行動等工作提供極大的幫助。

另外，在考慮設(shè)備失效模式發(fā)生概率時也要充分結(jié)合電廠的運行、維修歷史。對于某一故障模式，在Tj時間內(nèi)Ci故障模式的發(fā)生概率為：

Pi=1-eCi

但對于每個失效模式都使用式(1)計算是不現(xiàn)實的，也是不必要的。同時還需要考慮環(huán)境、載荷、維修條件以及工程師經(jīng)驗等對失效概率進(jìn)行修正。因此主要由負(fù)責(zé)分析的工程師統(tǒng)籌考慮設(shè)備失效發(fā)生的可能性[7]，對于故障發(fā)生概率極低的失效模式不進(jìn)行考慮。

確定設(shè)備的失效模式和失效概率后，進(jìn)一步分析失效模式對系統(tǒng)功能的影響即可確定該設(shè)備是否為維修規(guī)則范圍設(shè)備。如果某一設(shè)備的某一失效模式影響到了該系統(tǒng)的維修規(guī)則功能，則該設(shè)備即為維修規(guī)則范圍設(shè)備。

3.9 確定維修規(guī)則范圍設(shè)備清單

這里需要說明的是，在輸出系統(tǒng)的維修規(guī)則范圍設(shè)備清單后，需要將該清單與系統(tǒng)的設(shè)備分級清單進(jìn)行一個比對。

目前田灣核電站將現(xiàn)場設(shè)備劃分為關(guān)鍵1級設(shè)備(CC1)、關(guān)鍵2級設(shè)備(CC2)、重要設(shè)備(NC)和一般設(shè)備(RTM)四個等級，其中RTM設(shè)備是指核電站可接受其故障后果和風(fēng)險的設(shè)備。RTM設(shè)備通常不需要一個積極主動的預(yù)防性維修來防止其失效，只需在設(shè)備失效時及時采取糾正性維修即可。

根據(jù)美國核電站實踐，維修規(guī)則范圍內(nèi)的設(shè)備都需要有預(yù)防性維修大綱，而根據(jù)國內(nèi)核電站現(xiàn)有的設(shè)備可靠性管理要求，RTM設(shè)備不需要編制預(yù)防性維修大綱。如果維修規(guī)則范圍設(shè)備清單中存在設(shè)備分級為RTM的設(shè)備，則需要重新分析該設(shè)備的維修規(guī)則范圍或設(shè)備分級的合理性。

3.10 審查

系統(tǒng)功能及故障分析和設(shè)備失效模式及影響分析是維修規(guī)則范圍篩選流程中兩個最為重要的環(huán)節(jié)，它們分析的好壞直接決定了維修規(guī)則范圍的準(zhǔn)確性，因此在這兩個步驟后分別設(shè)立多專業(yè)審查的環(huán)節(jié)能夠有效提高維修規(guī)則范圍篩選的準(zhǔn)確性。

4 田灣核電站先導(dǎo)系統(tǒng)范圍篩選實踐

田灣核電站以上述流程和方法為指導(dǎo)，選取了1、2號機組乏燃料水池冷卻系統(tǒng)(簡稱FAK)、化學(xué)和容積控制系統(tǒng)(簡稱KBA)、應(yīng)急給水系統(tǒng)(簡稱LAR/LAS)、工藝水機械凈化系統(tǒng)/重要廠用水工藝系統(tǒng)(簡稱PEA/PEB)、柴油發(fā)電機冷卻水中間回路系統(tǒng)(簡稱PJK)、應(yīng)急柴油機系統(tǒng)(簡稱XKA)等6個先導(dǎo)系統(tǒng)開展了維修規(guī)則范圍篩選實踐，其中各系統(tǒng)的維修規(guī)則功能及維修規(guī)則范圍設(shè)備數(shù)量如表1所示。

表1 田灣核電站MR先導(dǎo)系統(tǒng)范圍篩選結(jié)果(雙機組)Table 1 The scope results of MR pilot systemsin Tianwan(double units)

5 結(jié) 論

核電站在執(zhí)行維修活動，特別是安全重要系統(tǒng)的預(yù)防性維修活動時，常常會遇到這樣的矛盾：一方面，為了保障SSC的可靠性，需要將SSC退出運行來執(zhí)行預(yù)防性維修活動；另一方面，為了增加SSC的可用性，需要盡可能的讓SSC處于運行狀態(tài)。通過實施維修規(guī)則，核電站能用具體的指標(biāo)來更好地平衡電站SSC的可靠性和可用率。而維修規(guī)則范圍篩選是核電站建立維修規(guī)則體系的重要工作之一。

本文結(jié)合VVER機組系統(tǒng)設(shè)備特點以及SRCM分析方法，詳細(xì)介紹了維修規(guī)則范圍篩選的技術(shù)流程和方法，并以田灣核電站維修規(guī)則先導(dǎo)系統(tǒng)范圍篩選實踐論證了該流程方法的合理性和可行性。同時根據(jù)實際工作開展經(jīng)驗反饋對流程步驟中的一些注意事項和工作要點進(jìn)行了說明，具有一定的參考和借鑒價值。