核电厂通用老化经验报告分析与编制建议

时间：2024-08-31

孙海涛，吴彩霞，马若群，高晨，凌礼恭，吕云鹤

（生态环境部核与辐射安全中心，北京 100082）

核安全导则HAD 103/12《核动力厂老化管理》［1］规定：“核动力厂寿期内的设计、建造、调试、运行（包括延寿运行和长期停堆）和退役各阶段都应考虑老化管理”，核电厂老化管理应基于“核动力厂通用运行经验和具体核动力厂特有运行经验”。国内外的相关经验表明，在新建核电厂设计、运行核电厂日常老化管理［2］、定期安全审查［3-4］和长寿期运行［5］/执照更新［6］/运行许可证延续［7］的申请和审评工作中，核电厂通用老化经验报告是不可或缺的、关键性的指导文件。

1 国内外实践和现状

鉴于核电厂通用老化经验的意义和作用，美国和国际原子能机构（International Atomic Ener⁃gy Agency，简称IAEA）积极推进核电厂通用老化经验报告的编制和应用。

1.1 美国

美国核管会（Nuclear Regulatory Commission，简称NRC）于20世纪初开始牵头组织美国核电营运单位、美国电力研究院（Electric Power Research In⁃stitute，简称EPRI）和美国核能研究所（Nuclear Energy Institute，简称NEI）等单位编制通用老化经验（Generic Aging Lessons Learned，简称GALL）报告［8］，最初的版本是在NUREG/CR-6490“Nucle⁃ar Power Plant Generic Aging Lessons Learned”的基础上，于2001年发布的NUREG-1801（第0版），后续不断更新。第2 版后采用临时导则（Interim Staff Guidance，简称ISG）方式更新。GALL报告主要的升版情况见表1。

表1 GALL报告升版情况Table 1 Reversion of GALL report

GALL报告结合了美国核电厂运行期间的运行经验和监管要求，如图1所示，主要包括11章的正文和1个附录，系统汇总、整理和分析了美国国内压水堆和沸水堆核电厂机械设备、电气设备和构筑物的老化对象、材料、环境、老化机理、老化效应和老化管理手段等重要信息，包含了老化管理审查（Ageing Management Review，简称AMR）和老化管理大纲（Ageing Management Programme，简称AMP）等核心技术内容，是美国核电厂执照更新的权威报告、基石文件，也是指导美国核电厂设计、运行和执照更新，包括水化学管理、维修、在役检查等老化管理的最重要文件［9］。

图1 GALL报告的结构图Fig.1 Structure chart of GALL report

GALL 报告体系完整、层次分明、基础扎实，规范核电厂执照更新申请工作的同时也有利于提高监管的效率和科学性。

1.2 IAEA

IAEA 也组织各核电国家共同开发国际通用老化经验（International Generic Aging Lessons Learned，简称IGALL）报告［10］，作为各国核电厂开发老化管理大纲的指导文件。IGALL 报告内容主要包括AMR主表格、典型AMP汇总、典型时限老化分析（TLAA）汇总。IGALL 项目目标为核电厂的设计、设计审查、定期安全审查等老化管理相关工作提供知识基础及可用信息。IGALL 项目自2010 年启动，至今已实施至第四阶段。IGALL报告与GALL报告的主要特征和对比分析见表2。

表2 IGALL与GALL对比分析Table 2 Comparison of IGALL and GALL

1.3 国内

目前，国内各核电厂已陆续开展日常老化管理和十年定期安全审查工作［11］，秦山核电厂和大亚湾核电厂正在开展延寿/运行许可证延续工作［12-13］。国家核安全局对秦山核电厂运行许可证延续的核安全审评和监管工作中，美国GALL 报告是最重要的参考文件，是指导老化管理审查的核心技术文件［14］。

但因国内核电厂老化管理基础相对薄弱、老化经验积累相对缺乏、老化经验收集体制尚不完善、堆型种类相对较多等方面的限制，国内尚未编制中国核电厂通用老化经验（CGALL）报告。由于缺少标准的、统一的国内通用老化经验报告，国内各电厂在开展日常老化管理、定期安全审查和运行许可证延续等工作时主要依赖技术人员或团队的老化经验收集情况，因借鉴的老化经验范围、广度和深度存在差异，导致在机组定期安全审查老化要素的安全审评过程中，经常就老化经验选取不一致提出审评问题。

2 CGALL报告编制必要性分析

缺乏CGALL 报告对国内核电厂老化经验积累、老化管理水平提升和寿命管理工作产生一定的不利影响。编制和应用CGALL报告不仅必要，且尤为迫切。

2.1 老化经验报告标准应用

如前文所述，由于缺少标准的、统一的国内通用老化经验报告，目前很多工作主要参考美国GALL 报告和IGALL 报告，见表3。鉴于GALL 报告的编制基于美国核安全监管和规范标准体系，国内在应用GALL报告时遇到不少问题。

表3 应用GALL问题分析Table 3 Application problem of GALL

此外，IGALL 报告虽然覆盖机型全面，对国内核电厂老化管理有一定的指导意义，但IGALL报告尚不完善，因需要兼顾各成员国的立场，因此IGALL报告的针对性和实用性不强。

因此，国内急需CGALL报告指导和规范新建核电厂的设计和建造，运行核电厂日常老化管理、定期安全审查、运行许可证延续安全论证及安全审评等工作。

2.2 老化经验积累与反馈

如图2所示，国内核电厂经过长期运行，在运行管理、在役检查、在役监督、维修管理和定期安全审查过程中积累了大量的老化管理经验，这些通用老化经验包含了大量的设备材料、环境因素、老化效应和老化管理等方面的信息，十分宝贵，但目前散布在各营运单位，没有被统一收集、整理、分析和利用［15］。

图2 国内核电厂运行寿命图Fig.2 Operating life chart of Nuclear Power Plants

对国内运行核电厂通用老化经验进行收集、整理和分析，编制和引用CGALL报告有利于加强对已有老化经验的深入研究，并促进经验反馈在新建核电厂设计建造和其他运行机组老化管理中的落实。

2.3 提升老化管理和科研水平

通过CGALL报告编制工作的开展，除了可以汇总以往服役和科研的老化经验，我们还可以通过全面梳理，筛选出国内老化管理、科研和监管方面的不足和缺项。

对于老化管理方面的不足，我国可以通过完善核电厂物项老化管理大纲，强化预防、监督和缓解等环节，提升日常老化管理水平；对于老化科研方面的不足，我国可以通过开展相关老化机理、老化效应和老化监/检测方面的试验和研究，提升老化基础研究和工程应用水平；对于监管方面的不足，我国可以通过开展相关科研、吸收国内外经验、完善相应监管技术文件，以提升核电厂老化管理的监管技术能力。

3 CGALL报告编制实施建议

通过对国内外通用老化经验编制和应用经验分析，为推动CGALL 报告编制工作的起步，提升CGALL 报告的编制质量，促进CGALL 报告的工程应用，本文提出如下建议。

3.1 工作模式

为编制CGALL 报告，本文建议参考美国GALL 报告由NRC 牵头编制的模式，由国家核安全局（National Nuclear Safety Administration，简称NNSA）牵头，此模式有利于推动各核电集团和营运单位的老化经验共享，又有利于对核电厂日常老化管理、定期安全审查和运行许可证延续等监管能力的提升。

如图3所示，在NNSA 的指导下，核安全监管技术支持单位负责CGALL 报告编制工作的具体落实，核电厂营运单位、核电厂技术支持单位和其他研究院所等积极参与，成立CGALL报告编制技术委员会，下设相关专业组，共同推动相关工作的开展。

图3 CGALL报告编制组织图Fig.3 Organization chart of CGALL report preparation

3.2 分阶段、分步骤实施

全范围CGALL 报告需要涵盖各堆型（压水堆、重水堆等）、各类型机组（M310 机组、WWER机组等）的老化管理对象，包括机械设备部件、电气设备部件和构筑物部件，范围较广、对象繁杂、数量庞大，短期内无法完成。为推动相关工作的起步，保证CGALL 报告的质量，相关建议如表4所示，我国可分阶段、分步骤推动实施。

表4 CGALL报告编制时间表Table 4 Schedule for CGALL preparation

3.3 报告内容

CGALL报告主要由主表格、老化管理大纲和时限老化分析组成。主表格主要包括条目、部件、预定功能、材料、环境、老化效应/机理、老化管理大纲、时限老化分析、老化经验案例等要素。为了便于使用，条目可包含系统代码、设备类别代码和堆型代码等。

针对具体对象（如流动加速腐蚀），相应的老化管理大纲分别就大纲范围、预防措施、老化效应探测、监测和趋势分析、缓解措施、验收准则、纠正行动、质量控制和经验反馈9要素展开描述；针对时限老化分析项目，主要就分析内容、分析方法和验收准则等要素展开描述。

3.4 持续更新与完善

老化管理是一项需要持续更新、改进和完善的工作，通用老化经验报告也相应需要不断更新和升版。美国GALL报告在第2版（2010年）的基础上，根据后续运行老化经验发布了ISG，并计划在后续GALL 升版中落实。针对CGALL 报告，我国也需吸收核电厂服役运行经验和科研老化经验，分析和研究GALL和IGALL的升版技术内涵，保持定期更新与升版。