• 注册
    • 查看作者
    • 非安全重要且运行系统的维修规则开发

        摘    要:

        目前秦山核电厂正在推进300 MWe机组运行许可证延续项目。依据国家核安全局的技术政策要求,必须先建立维修有效性评价体系(即维修规则)。鉴于此,秦山核电厂于2017年开展了维修规则试点研究工作。以海水循环水系统为例,介绍了核电厂非安全重要且运行系统的维修规则开发流程,为同行电厂开展相关工作提供参考。

        秦山核电厂300 MWe机组是中国自主设计、建造和运营管理的第一座压水堆核能发电机组,设计寿命30年,于1991年12月并网发电,至今已安全稳定运行28年,临近寿末。电厂于2015年正式启动运行许可证延续(OLE)项目,以延长机组服役时间,获取较高的投资收益比。

        2017年8月,国家核安全局发文明确要求:对于拟申请《运行许可证》有效期限延续的核电厂,在其批准之前,应建立维修有效性评价体系,即维修规则(Maintenance Rule,简称MR)。

        同年,电厂根据上级监管单位技术政策的要求开展了维修规则试点工作。本文以秦山核电厂300 MWe机组海水循环水系统为例,详细介绍了非安全重要且运行系统的维修规则开发流程,旨在为同行电厂建立维修有效性评价体系提供参考。

        1 维修规则

        体系简介

        美国的维修规则体系由法规、导则、行业标准等组成。1991年NRC(Nuclear Regulatory Commission)发布联邦法规10CFR50.65《核电厂维修有效性监测要求》(即维修规则);1993年MUMARC(Nuclear Management and Resources Council)发布行业导则MUMARC93-01《核电厂维 修有效性监测行业导则》;同年,NRC发布监管导则RG1.160《监测核电厂维修的有效性》;之后,NRC又陆续发布检查程序、技术报告等文件及对相关上游文件进行适应性修订。经过多年的实践与完善,美国的维修规则体系已非常健全,对核电行业起到了积极促进作用:主要表现在机组平均能力因子的提升、平均换料大修时间的缩短以及平均重大事件次数的降低,据统计美国核电机组能力因子从九十年代的65%左右提升至近几年的95%以上。

        流程简介

        依据NUMARC93-01《监测核电厂维修有效性的行业导则》,维修规则主要分成开发和实施两个部分:开发性能指标及实施性能监测。

        主要流程包括:①筛选范围;②判定安全(风险)重要性;③开发性能指标;④执行性能监测;⑤实施定期评估;⑥执行维修活动风险评估与管理。本文仅以海水循环水系统为例,讨论研究核电厂非安全重要且运行系统的维修规则开发流程。

        2 开发流程

        2.1 范围筛选

        系统功能分析

        循环水系统包括A/B两个系列,设有6台循环水泵,分别从三个吸水室吸水,向两台凝汽器和二回路其设备提供冷却用水。之后,通过6个排水闸门,排入大海。其中,循环水系统给二回路其它设备提供冷却用水功能纳入汽轮机厂房海水冷却水系统中考虑。

        系统初始配置:电厂正常运行时,循泵通过A、B母管向凝汽器提供冷却用水。当海水温度低于25 ℃时,3台循泵处于运行状态,其它3台循泵处于备用状态。循泵出口蝶阀与泵有联锁,随泵的启停而开关(循泵启动后,蝶阀延时1 min开启)。当海水温度上升超过25 ℃时,保持4台循泵运行向凝汽器供循环水,其它2台循泵处于备用状态。备用循泵的出口液压蝶阀均处于关闭状态。A、B母管有一联通管装有电动阀,正常运行时该阀处于开启状态,当其中一根母管破裂时关闭。

        两台凝汽器的A、B两侧分别从两根A、B母管吸水,又经两根回水母管排入大海。凝汽器进出口水室及折回水室联络阀全部处于关闭状态。凝汽器循环水入口阀处于开启状态,通过调节凝汽器循环水出口阀,维持循环水母管压力保持在0.05~0.18 MPa。凝汽器二次滤网处于自动定时运行模式,4台二次滤网逐台依次自动运行,全部完成用时约1 h,间隔8 h后再依次启动。

        功能识别

        循环水系统向汽轮机厂房凝汽器提供冷却水,以带走汽轮机或旁路工作时所排出的热量,保证凝汽器真空度,满足发电要求。当系统功能部分失效时导致机组降功率运行,当系统功能全部失效时,导致机组停机。

        依据MR判定准则,循环水系统识别出1个MR功能BXHS-1:为汽轮机厂房凝汽器提供冷却海水,以带走汽轮机或旁路工作时所排出的热量。

        循环水系统的设备与许多系统相关,依据系统设计文件、工艺、电气及逻辑控制等图纸规程,进行边界划分:

        ① 循环水泵冷却水相关的49#工业水系统进水总阀A,去49#厂房工业水干管蝶阀,循泵冷却水系统总阀,循泵系统进水减压阀,旋转滤网冲洗进水总阀在本系统中考虑。

        ② 凝汽器除入口水室联络阀在循环水系统中考虑,其他相关部件或附属设备在凝结水系统中考虑。

        ③ 交流/直流电源:直接给电动设备提供电源的供电开关、熔丝、接触器以及控制回路等供电设备,在本系统中考虑。

        ④ 旁排闭锁信号在旁排系统中考虑。

        同时,为简化分析,参考业界通行处理方法,忽略掉一些对MR功能失效贡献较小的设备失效,假设其能够执行设计功能:

        ① 忽略根阀,疏水、放气管线及阀门失效对MR功能失效的贡献。

        ② 核电机组日常功率运行期间,6台循环水泵处于3或4台投运,3或2台备用状态。备用状态的循环水泵也已完成注水排气,因此不再考虑循环水泵的排气阀失效。

        ③ 常开阀门一般都有不能保持开(包括堵塞、误关等)的故障模式。

        ④ 海水泵房风机主要用于通风,不考虑其失效影响循环水泵等设备的冷却。

        ⑤ 6个排水闸门是多系统共用设备,为了不影响所有冷却海水排放,保守认为至少需要开启3台排水闸门。

        设备及失效模式

        综合边界划分及基本假设,并采用设备功能级失效模式及影响分析(FMEA)方法,识别出影响MR功能的设备及其失效模式清单。

        2.2 安全重要性判定

        推荐的“DELPHI RISK RANKING”专家判断是一种安全重要性判定的辅助方法。当电厂的PSA不可用时,例如:PSA模型不完善等,允许采用专家判断来确定风险等级。

        因秦山核电厂循环水系统没有PSA分析模型数据,故采用“DELPHI RISK RANKING”专家判断来确定安全重要性。根据该功能在事故响应和正常运行时的重要性,由不少于4位的各领域(系统、机械、电气及仪控)专家逐项进行打分(1~10分),再取平均值。之后,按照不同功能的权重因子计算出该功能的总体得分。当总体得分高于阈值(总评分数的60%)时,则认为是安全重要的。

        2.3 性能指标设置

        性能指标通常分为两层:一是电厂层级的性能指标,所有的SSCs都要满足指标要求;二是具体层级的性能指标,包括系列层级或设备层级,适用于具体的SSCs。电厂层级的性能指标包括:非计划自动和手动停堆、停机次数,需报告的非计划安全系统触发次数及非计划降功率超过20%。循环水系统MR功能属于正常运行功能,依据性能指标设置的一般原则:非安全重要(LSS)且运行的系统功能只需要进行电厂层级的监督。因此,在1个监督周期内(2个燃料循环)。

        3 总结

        需要说明的是,电厂层级性能指标仅仅关注SSCs失效之后对电厂的整体影响;所有设置电厂层级性能指标的非安全重要且运行的系统功能应一同执行性能监测,共同分担指标值,如非计划停堆、停机次数等。

        最后,秦山核电厂在研究MR开发实施项目上,仍处于探索阶段,尤其是执行性能监测、开展定期评估等流程环节还未进行过试点工作。未来,应加强与上级监管单位和其他试点电厂等交流沟通,共同推进落实后续工作开展。

    • 0
    • 0
    • 0
    • 35
    • 请登录之后再进行评论

      登录
    • 做任务
    • 实时动态
    • 偏好设置
    • 返回顶部
    • 单栏布局 侧栏位置: