重水堆核電站大修工期優(yōu)化的

階段實施方案探討

口  姜福明

(秦山第三核電有限公司，浙江，314300)

        摘     要    核電站大修工期的長短是影響電站運行業(yè)績的重要因素。隨著電力市場競爭的不斷加劇，各個核電站的業(yè)主千方百計縮短核電站的大修工期，同時保證下一運行周期內(nèi)電站的安全、穩(wěn)定運行。本文針對泰山三期重水堆大修工期優(yōu)化提出階段實施方案，旨在縮短大修工期。
        關(guān)鍵詞    重水堆核電站  大修工期優(yōu)化  核安全
1  前言
        重水堆核電站由于其具有不停堆換料的特  點，使得每次大修期間的關(guān)鍵路徑工作隨檢修項目的變化而變化。如何將重水堆核電站的大修關(guān)鍵路徑工作逐漸規(guī)范化，建立長遠的大修規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)的檢修窗口，從而形成同類CANDU電站間比較和提高的基礎(chǔ)，對于CANDU電站大修業(yè)績的提高具有重要意義。
2  大修長遠規(guī)劃的制定
        大修長遠規(guī)劃對于電站大修工期的優(yōu)化起著舉足輕重的作用。大修長遠規(guī)劃包括大修周期的確定、關(guān)鍵設(shè)備大修周期的確定，主要是汽輪發(fā)電機檢修周期的確定、反應(yīng)堆廠房泄漏率試驗頻率的確定等。
2．1  必須考慮的管理要素
        (1)合理的大修長遠規(guī)劃的制定可以確保每一個大修期間的工作量的平衡，即提前確定大修中需要實施的工期長、影響大的大修項目，按照其大修周期的要求合理分配至不同的大修中。
        (2)對于采購周期長的設(shè)備或備品備件可以提前一個或多個大修周期下定單，以確保大修的順利進行。
        (3)大修長遠規(guī)劃應(yīng)與電站壽期和老化管理相結(jié)合，將壽期管理和老化管理的項目納入到大修長遠規(guī)劃中。對于秦山三核，由于電站剛剛投入商業(yè)運行，遇到的此類壽期和老化管理的項目相對較少，但10—20年后，這些項目將是  大修項目的重要組成部分。
        (4)大修長遠規(guī)劃的制定為確定每次大修所需人力資源及承包商人力資源的需求計劃提供了依據(jù)。隨著國內(nèi)投運核電廠日益增加，檢修服務(wù)資源也將越來越緊張，因此提前確定人力資源和檢修服務(wù)資源需求，提前準(zhǔn)備后續(xù)工作，也將為大修的優(yōu)化帶來直接的影響。
        (5)對于一些平時難以接近區(qū)域的重大改  造或變更，可以在前一個大修期間進行現(xiàn)場的實地勘測，以支持相關(guān)設(shè)計及施工的計劃安排和開展，避免因臨時決定帶來的諸多不確定因素。
        (6)提前確定大修長遠規(guī)劃可以較早地判  定大修期間因大修活動而影響停堆安全的情況，從而對采取的應(yīng)對措施及準(zhǔn)備工作及時安排落實，確保電站縱深防御原則的實施。
        (7)對于向國家核安全管理當(dāng)局承諾整改  的重大事項，在正式實施前，需要將其納入到某  一次大修中，確保其在大修中能夠?qū)崿F(xiàn)，從而提  高電站在國家核安全管理當(dāng)局的可信度。
        (8)大修長遠規(guī)劃與公司長期的經(jīng)營目標(biāo)  直接掛鉤。合理的大修長遠規(guī)劃應(yīng)滿足實現(xiàn)公司經(jīng)營目標(biāo)，保證公司盈利值每年不斷上升的要求。
2．2  規(guī)劃的基礎(chǔ)及相應(yīng)的限制條件
        在秦山三核，根據(jù)技術(shù)規(guī)格書(最終安全分析報告第16章)的要求，對于重大試驗(大修工況下進行的試驗)要求每18個月進行一次，這就限制了大修周期必須小于或等于18個月。綜合考慮近年全國電網(wǎng)缺電情況、冬夏兩季為電網(wǎng)用電高峰期、水電機組春季為發(fā)電量高峰期等因素，確定秦山三核兩臺機組大修一般安排在春秋兩季進行。要求兩臺機組大修時間一般錯開6個月或以上，以保證充分進行大修前期準(zhǔn)備工作，保證大修的順利進行。
        大修長遠規(guī)劃的限制條件主要是重大關(guān)鍵設(shè)備的檢修、監(jiān)測試驗的周期要求，主要有：
        (1)汽輪發(fā)電機檢修周期72個月，即每6年必須對汽輪發(fā)電機進行一次解體檢查和檢修；
        (2)反應(yīng)堆廠房泄漏率試驗周期必須小于等于5年；
        (3)蒸汽發(fā)生器一次側(cè)渦流檢查：一般要求每次大修對蒸汽發(fā)生器進行檢查；
        (4)壓力管基準(zhǔn)檢查：1號機組首次基準(zhǔn)檢查在2005年11月實施，此后每5年實施一次；2號機組首次基準(zhǔn)檢查在2005年5月實施，此后的一次在役檢查為2010年后，之后每8年實施一次。
 3  大修標(biāo)準(zhǔn)檢修窗口的建立
        大修檢修窗口標(biāo)準(zhǔn)化對大修工期的持續(xù)優(yōu)化是至關(guān)重要的。在大修長遠規(guī)劃的基礎(chǔ)上，根據(jù)CANDU-6機組的特點及秦山三核目前的做法，建立大修關(guān)鍵路徑工作或次關(guān)鍵路徑工作的重大檢修窗口，為CANDU-6電站所共有，作為比較和提高的基礎(chǔ)。這些窗口是：
        (1)發(fā)電機解列至汽輪機停盤車；
        (2)核島主熱傳輸系統(tǒng)低水位運行(蒸汽發(fā)生器一次側(cè)渦流檢查)；
        (3)機組啟備變壓器(SST)檢修；
        (4)機組廠用變和主變(UST／MOT)檢修；
        (5)電站電氣母線停電檢修和備用柴油機檢修；
        (6)反應(yīng)堆廠房高壓泄漏率試驗；
        (7)汽輪機解體檢修(包括高壓缸和低壓缸)；
        (8)壓力管基準(zhǔn)檢查；
        (9)機組臨界后至并網(wǎng)。
        對上述9個重要檢修窗口的優(yōu)化并形成標(biāo)準(zhǔn)化，對于縮短大修工期有很好的作用。在秦山三核的建議下，已經(jīng)通過CANDU業(yè)主聯(lián)合會(COG)在CANDU電站內(nèi)發(fā)起了一個名為“通過比較和大修準(zhǔn)備的標(biāo)準(zhǔn)化來提高大修業(yè)績”的項目，旨在對上述檢修窗口實行標(biāo)準(zhǔn)化，通過COG各成員單位間的交流，達到優(yōu)化和縮短大修工期的目的。
4  大修關(guān)鍵工作的優(yōu)化
        在建立大修標(biāo)準(zhǔn)檢修窗口后，對于在窗口內(nèi)需要完成的大修工作可進行專項研究和細(xì)化。此處對其中兩項工作的優(yōu)化提出初步建議。
4．1  蒸汽發(fā)生器渦流檢查
        秦山三核現(xiàn)行的蒸汽發(fā)生器渦流檢查安排為每次大修期間對兩臺蒸汽發(fā)生器50％的“U”形管進行檢查，檢查工作最短紀(jì)錄為12天18小時。目前世界上最短的紀(jì)錄為9天6小時。在創(chuàng)造最短紀(jì)錄的電站，由于其允許對兩臺蒸汽發(fā)生器同時開口進行檢查，因此幾乎縮短了一半的工期。但在秦山三核，目前對蒸汽發(fā)生器一次側(cè)在低水位運行工況期間開口的數(shù)量有比較嚴(yán)格的限制，一般采取保守的策略，即每次安排對一臺蒸汽發(fā)生器一次側(cè)開口進行渦流檢查。
        通過停堆后衰變熱分析，可以確認(rèn)主系統(tǒng)開  口應(yīng)急情況下所需的恢復(fù)時間。在確保有足夠人  員在緊急情況下對系統(tǒng)開口恢復(fù)封閉的條件下，  可以參照其他電站安排兩臺蒸汽發(fā)生器的渦流  檢查同時進行。實施該建議的其他額外要求是增加一套渦流檢查設(shè)備和相應(yīng)的檢查人員。
4．2  備用柴油發(fā)電機的檢修
        目前秦山三核的柴油機檢修均安排在大修期間。在前兩次大修中，柴油機檢修工作占用關(guān)鍵路徑時間。對于后續(xù)柴油機解體大修的年份，機組停堆大修的時間將相應(yīng)地延長。目前在加拿大安大略發(fā)電公司(OPG)的CANDU電站，已經(jīng)遇到了這樣的問題，即柴油機檢修工期遠遠超過既定的大修工期(35天)，若不實現(xiàn)在線檢修柴油機，則大修工期必須延長。
        秦山三核允許一臺柴油機在功率運行時退  出進行故障檢修。技術(shù)規(guī)格書中規(guī)定，在柴油機  故障時可以退出熱備用進行檢修，限制時間為  4周。而在其他情況下不允許在功率運行期間退出熱備用進行預(yù)防性檢修。這一點同時也體  現(xiàn)在年度的柴油機不可用指標(biāo)上。以2005年為例，備用柴油機不可用指標(biāo)≤0．01，即2005年  柴油機在機組功率運行期間主動退出熱備用進行檢修的時間不能超過3．65天。而一般柴油機  檢修(小修)均需要6天或以上。這就無形中限制了柴油機必須在大修期間進行檢修。
        根據(jù)秦山三核機組大修熱阱配置和管理細(xì)則要求，對于電站的四路電源，即主變和廠用變、啟備變、1號備用柴油發(fā)電機和2號備用柴油發(fā)電機，在大修期間只允許有一路退出進行檢修，其他三路必須處于運行狀態(tài)或可運行狀態(tài)。由于備用柴油發(fā)電機在每次大修中必須進行檢修，同時啟備變和主變／廠用變也要求在每次大修中進行檢修，因此使電氣檢修工作成為101、201和102大修期間的關(guān)鍵路徑。若不對該策略進行更改，則勢必延長后續(xù)大修的工期。
        鑒于此，在1號機組首次大修后，秦山三核專門組織專家通過概率安全分析(PSA)對備用柴油發(fā)電機功率運行期間檢修的影響進行評估分析。
        該分析報告對備用柴油發(fā)電機在功率運行期間而不是在大修期間進行檢修的可行性進行了系統(tǒng)的、全面的風(fēng)險分析，其目的在于確認(rèn)：
        (1)功率運行期間進行備用柴油發(fā)電機檢修對堆芯損傷頻率(CDF)和早期大量放射性物質(zhì)外溢(LERF)的影響極?。?BR>        (2)核安全管理當(dāng)局對專設(shè)安全系統(tǒng)和技術(shù)規(guī)格書的要求完全得以滿足；
        (3)明確的風(fēng)險管理要求及臨時措施得以減少備用柴油發(fā)電機功率運行期間檢修帶來的風(fēng)險。
        PSA分析結(jié)果如下：
        (1)備用柴油發(fā)電機在正常運行期間進行檢修對停堆系統(tǒng)可利用率不產(chǎn)生任何影響，對應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)和安全殼系統(tǒng)不可利用率的影響可忽略不計；
        (2)備用柴油發(fā)電機改為正常運行期間檢修對CDF和LERF兩個指標(biāo)的影響可以忽略不計。CDF值從2．94E-06增加到3．05E-06，增加值為1．10E-07，低于美國核管會(NRC)導(dǎo)則RG 1．174所規(guī)定的CDF變化值接受標(biāo)準(zhǔn)值。對于LERF，由于正常運行期間檢修對反應(yīng)堆廠房完整性及對安全殼系統(tǒng)的可靠性影響可忽略不計，因此相應(yīng)的LERF也可以忽略不計。
        備用柴油發(fā)電機檢修是大修項目中的一項重要內(nèi)容。通過使用PSA分析技術(shù)，結(jié)合目前的限制條件，最終實現(xiàn)備用柴油發(fā)電機正常功率運行期間的檢修策略是非常有實際意義的。對于電廠中其他冗余設(shè)備，也可以通過類似的分析方法，逐漸將部分傳統(tǒng)檢修項目從停堆大修轉(zhuǎn)移到正常功率運行期間進行。
5  預(yù)防性維修大綱的優(yōu)化
       預(yù)防性大修項目是每次停堆大修中占有較  大比重的工作。優(yōu)化預(yù)防性大修項目，減少大修  工作量，是大修工期優(yōu)化進一步深化的方向。
       目前秦山三核已建立電站各系統(tǒng)預(yù)防性維修大綱。但各個系統(tǒng)間預(yù)防性維修項目標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，項目分類不統(tǒng)一，沒有針對預(yù)防性維修項  目建立一個完整的歷史信息及規(guī)劃數(shù)據(jù)庫。每次大修項目的確定均需按個案處理，花費的人力資源較大，規(guī)劃性應(yīng)可進一步改進。實際上目前國際上部分核電站開始采用以可靠性為中心  的預(yù)防性維修管理，對預(yù)防性維修的優(yōu)化有很大的推動作用。
       為了進一步提高大修標(biāo)準(zhǔn)化管理，即實現(xiàn)大修項目標(biāo)準(zhǔn)化、維修評估標(biāo)準(zhǔn)化、運行準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)化和計劃編制標(biāo)準(zhǔn)化等目標(biāo)，目前正在對現(xiàn)有的預(yù)防性維修大綱進行整合和優(yōu)化。
6  結(jié)束語
        結(jié)合秦山三核目前已經(jīng)初步建立的大修長遠規(guī)劃，在建立標(biāo)準(zhǔn)檢修窗口的基礎(chǔ)上，不斷優(yōu)  化各項關(guān)鍵工作的時間，同時通過預(yù)防性維修大綱優(yōu)化，合理減少大修項目，秦山三期的大修  工期可以進一步縮短和優(yōu)化。
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