CAP1400核电站物项分级体系简析

吴凯

摘 要：核电站设计上采取物项分级的方法，保证各个物项能够得到合理且有区别的分级对待，从而进一步提高机组的安全性能与经济性能。CAP1400物项分级在安全分级的基础上，增加设计可靠性分级、发电可靠性分级，构建了全面可靠的物项分级体系，进一步提高了机组运行的可靠性和经济性。

关键词：物项;安全分级;CAP1400

物项为构筑物、系统、部件（SSC）的总称。一个系统或一件复杂设备可能是由执行不同具体功能的若干单元（部分）所组成，而不同的单元（部分）可能重要性不同。[1]根据核安全法规的要求，应对核电厂物项进行分级。核电站的物项分级是在安全分级的基础上，在抗震方面、规范分级、质量保证等方面进行分级。总体而言，核电厂物项应划分为安全级和非安全级两大等级。

1 传统压水堆的物项安全分级

依赖物项在控制运行排放及限制事故排放所需的三项基本安全功能中的作用，将核电厂的全部物项按大类分为安全级和非安全级，在非安全级物项中应识别出有特殊要求的物项（安全重要的非安全级物项）。

根据物项所属的领域分类（分为承压机械设备、非承压机械设备、燃料组件和燃料相关组件、电气设备、构筑物等），进行安全级别划分。其中承压机械设备分为安全1级（SC-1）、安全2级（SC-2）、安全3级（SC-3）、非安全级（NNS）、非安全级中有特殊要求的（NNS（S））。我国核安全导则HAD102/03中将“非安全级中有特殊要求的”称为安全4级。[2]

2 CAP1400的物项分级

CAP1400核电站的物项分级包括安全分级、抗震分级、质量保证分级、设计可靠性分级（D-RAP）和发电可靠性分级（R分级）。

2.1 CAP1400的安全分级方法

CAP1400按照物项所执行的具体功能进行安全分级划分，具体划分为：A级、B级、C级、D级及其他级别，包括E、F、G、L、P、R、W级。其中A级、B级、C级为安全级，D级为有附加要求的非安全级，E、F、G、L、P、R、W级为非安全级。CAP1400将电气部件划分为C级、D级、E级。

2.2 抗震分级

CAP1400物项的抗震分级分为抗震I类、抗震II类、非抗震类。

抗震I类、抗震II类的构筑物、系统设备和部件的抗震设计基于安全停堆地震。抗震I类适用于安全级物项，也包括其支持物项，A级、B级、C级物项的抗震分级一般为抗震I类;抗震II类适用于执行非安全级功能和安全停堆地震条件下不要求继续执行功能的SSC。抗震II类的SSC使得在安全停堆条件下不会造成不可接受的结构性失效或影响抗震I类物项。安全分级D级中部分设备属于抗震II类。

2.3 D-RAP分级

D-RAP分级作为电厂设计过程中的重要组成部分，通过概率安全评价、确定论工具、行业经验反馈及专家建议，识别出风险重要的SSC，对这些SSC提出D-RAP要求，从而保证电厂设计的可靠性。

概率论方法：通过一级PSA和停堆分析、二级PSA分析，确定设备的风险增加值（RAW）、风险降低值（RRW）和F-V值（FVW）。将部件的可靠性值赋为0.0，则部件的RAW则是表示电厂堆芯损伤频率增加的因子。将一个部件的可靠性值赋为1.0，则部件的RRW值就是表示电厂的堆芯损伤频率降低的因子。F-V值也同样应用于筛选过程，它是某个事件对整个电厂堆芯损伤频率贡献的度量。对在PSA中模化的部件，RAW大于等于2的部件在D-RAP中考虑;RRW值大于等于1.005的部件将包括在D-RAP中加以考虑;F-V值大于等于05%的部件将包括在D-RAP中加以考虑。

确定论方法：专家组根据行业经验、法规和工程判断来选择风险重要的SSC。通过确定论来识别风险重要的SSC主要包含了以下方面的导则和因素：

（1）ATWS准则。

（2）丧失全部交流电源。

（3）72小时后的动操作。

（4）安全壳性能。

（5）与安全相关系统间不利的相互作用。

（6）抗震考虑。

D-RAP范围内考虑了下列风险重要的非安全相关系統：多样化驱动系统、非1E直流电源和UPS系统、主交流电源系统、厂内备用电源系统、正常余热排出系统、设备冷却水系统、重要厂用水系统。

专家组：在系统设计分析、概率论方法和确定论方法得到的初步SSC清单基础上，最终确定D-RAP中应包括的SSC。在考虑把SSC增加至D-RAP时，要综合考虑工业领域的信息和工程判断。专家组成员资格主要依据在相关领域的经验，如在范围及性能准则开发方面，熟悉设计、运行、技术规格书、维修、事故分析、PSA、可靠性等方面的资深专家将作为专家组成员。

2.4 发电可靠性分级

CAP1400设计具有很高的可利用率和可靠性目标。核电厂设计目标为可利用率达到93%，每年的非计划停堆次数小于1次。发电可靠性重要设备的识别方法与安全分级和D-RAP分级相互独立，除对电力生产可靠性重要的设备外，不会包含那些对安全或风险重要物项。

从系统级的故障审查、设备级的故障模式和影响分析、技术规格书、投资保护短期可用性控制、业主程序要求、火灾安全停堆要求、运行经验要求等方面，进行发电可靠性的分级。对电力生产可靠性重要的设备为“R项”。

2.5 质量保证分级

为了便于开展在设计、采购、制造领域的质量保证工作，基于SSC的安全分级、发电可靠性的影响程度和抗震类别，对SSC进行质量保证等级的划分。SSC质量保证分级主要考虑安全分级、发电可靠性和抗震类别等影响因素。SSC的质量保证等级分为QSA、QRA、QNA三类，QSA包括QSA1、QSA2、QSA3，QRA包括QRA1、QRA2、QRA3。

3 结论

与二代核电机组分级体系对比，设计可靠性分级、发电可靠性分级是CAP1400的特有之处，也是风险指引思想的体现。CAP1400的物项等级基于物项的安全分级，细化抗震分级、质保分级，增加非安全相关系统附加管理要求、设计可靠性分级和发电可靠性分级，保证机组的安全性，提高了机组经济性和可靠性要求。

参考文献：

[1]王继东.压水堆核电厂物项分级：GB/T 17569-2013[S].北京：中国标准出版社，2013.

[2]赵伟明.GBT17569—1998《压水堆核电厂物项分级》介绍[J].核标准计量与质量，2002.

[3]周小兵，王立来.核电站大修活动的质保监督分级[J].科技创新与应用，2014（28）：72-73.