重水堆核电站大修工期优化的

阶段实施方案探讨

口  姜福明

(秦山第三核电有限公司，浙江，314300)

        摘     要    核电站大修工期的长短是影响电站运行业绩的重要因素。随着电力市场竞争的不断加剧，各个核电站的业主千方百计缩短核电站的大修工期，同时保证下一运行周期内电站的安全、稳定运行。本文针对泰山三期重水堆大修工期优化提出阶段实施方案，旨在缩短大修工期。
        关键词    重水堆核电站  大修工期优化  核安全
1  前言
        重水堆核电站由于其具有不停堆换料的特  点，使得每次大修期间的关键路径工作随检修项目的变化而变化。如何将重水堆核电站的大修关键路径工作逐渐规范化，建立长远的大修规划、标准的检修窗口，从而形成同类CANDU电站间比较和提高的基础，对于CANDU电站大修业绩的提高具有重要意义。
2  大修长远规划的制定
        大修长远规划对于电站大修工期的优化起着举足轻重的作用。大修长远规划包括大修周期的确定、关键设备大修周期的确定，主要是汽轮发电机检修周期的确定、反应堆厂房泄漏率试验频率的确定等。
2．1  必须考虑的管理要素
        (1)合理的大修长远规划的制定可以确保每一个大修期间的工作量的平衡，即提前确定大修中需要实施的工期长、影响大的大修项目，按照其大修周期的要求合理分配至不同的大修中。
        (2)对于采购周期长的设备或备品备件可以提前一个或多个大修周期下定单，以确保大修的顺利进行。
        (3)大修长远规划应与电站寿期和老化管理相结合，将寿期管理和老化管理的项目纳入到大修长远规划中。对于秦山三核，由于电站刚刚投入商业运行，遇到的此类寿期和老化管理的项目相对较少，但10—20年后，这些项目将是  大修项目的重要组成部分。
        (4)大修长远规划的制定为确定每次大修所需人力资源及承包商人力资源的需求计划提供了依据。随着国内投运核电厂日益增加，检修服务资源也将越来越紧张，因此提前确定人力资源和检修服务资源需求，提前准备后续工作，也将为大修的优化带来直接的影响。
        (5)对于一些平时难以接近区域的重大改  造或变更，可以在前一个大修期间进行现场的实地勘测，以支持相关设计及施工的计划安排和开展，避免因临时决定带来的诸多不确定因素。
        (6)提前确定大修长远规划可以较早地判  定大修期间因大修活动而影响停堆安全的情况，从而对采取的应对措施及准备工作及时安排落实，确保电站纵深防御原则的实施。
        (7)对于向国家核安全管理当局承诺整改  的重大事项，在正式实施前，需要将其纳入到某  一次大修中，确保其在大修中能够实现，从而提  高电站在国家核安全管理当局的可信度。
        (8)大修长远规划与公司长期的经营目标  直接挂钩。合理的大修长远规划应满足实现公司经营目标，保证公司盈利值每年不断上升的要求。
2．2  规划的基础及相应的限制条件
        在秦山三核，根据技术规格书(最终安全分析报告第16章)的要求，对于重大试验(大修工况下进行的试验)要求每18个月进行一次，这就限制了大修周期必须小于或等于18个月。综合考虑近年全国电网缺电情况、冬夏两季为电网用电高峰期、水电机组春季为发电量高峰期等因素，确定秦山三核两台机组大修一般安排在春秋两季进行。要求两台机组大修时间一般错开6个月或以上，以保证充分进行大修前期准备工作，保证大修的顺利进行。
        大修长远规划的限制条件主要是重大关键设备的检修、监测试验的周期要求，主要有：
        (1)汽轮发电机检修周期72个月，即每6年必须对汽轮发电机进行一次解体检查和检修；
        (2)反应堆厂房泄漏率试验周期必须小于等于5年；
        (3)蒸汽发生器一次侧涡流检查：一般要求每次大修对蒸汽发生器进行检查；
        (4)压力管基准检查：1号机组首次基准检查在2005年11月实施，此后每5年实施一次；2号机组首次基准检查在2005年5月实施，此后的一次在役检查为2010年后，之后每8年实施一次。
 3  大修标准检修窗口的建立
        大修检修窗口标准化对大修工期的持续优化是至关重要的。在大修长远规划的基础上，根据CANDU-6机组的特点及秦山三核目前的做法，建立大修关键路径工作或次关键路径工作的重大检修窗口，为CANDU-6电站所共有，作为比较和提高的基础。这些窗口是：
        (1)发电机解列至汽轮机停盘车；
        (2)核岛主热传输系统低水位运行(蒸汽发生器一次侧涡流检查)；
        (3)机组启备变压器(SST)检修；
        (4)机组厂用变和主变(UST／MOT)检修；
        (5)电站电气母线停电检修和备用柴油机检修；
        (6)反应堆厂房高压泄漏率试验；
        (7)汽轮机解体检修(包括高压缸和低压缸)；
        (8)压力管基准检查；
        (9)机组临界后至并网。
        对上述9个重要检修窗口的优化并形成标准化，对于缩短大修工期有很好的作用。在秦山三核的建议下，已经通过CANDU业主联合会(COG)在CANDU电站内发起了一个名为“通过比较和大修准备的标准化来提高大修业绩”的项目，旨在对上述检修窗口实行标准化，通过COG各成员单位间的交流，达到优化和缩短大修工期的目的。
4  大修关键工作的优化
        在建立大修标准检修窗口后，对于在窗口内需要完成的大修工作可进行专项研究和细化。此处对其中两项工作的优化提出初步建议。
4．1  蒸汽发生器涡流检查
        秦山三核现行的蒸汽发生器涡流检查安排为每次大修期间对两台蒸汽发生器50％的“U”形管进行检查，检查工作最短纪录为12天18小时。目前世界上最短的纪录为9天6小时。在创造最短纪录的电站，由于其允许对两台蒸汽发生器同时开口进行检查，因此几乎缩短了一半的工期。但在秦山三核，目前对蒸汽发生器一次侧在低水位运行工况期间开口的数量有比较严格的限制，一般采取保守的策略，即每次安排对一台蒸汽发生器一次侧开口进行涡流检查。
        通过停堆后衰变热分析，可以确认主系统开  口应急情况下所需的恢复时间。在确保有足够人  员在紧急情况下对系统开口恢复封闭的条件下，  可以参照其他电站安排两台蒸汽发生器的涡流  检查同时进行。实施该建议的其他额外要求是增加一套涡流检查设备和相应的检查人员。
4．2  备用柴油发电机的检修
        目前秦山三核的柴油机检修均安排在大修期间。在前两次大修中，柴油机检修工作占用关键路径时间。对于后续柴油机解体大修的年份，机组停堆大修的时间将相应地延长。目前在加拿大安大略发电公司(OPG)的CANDU电站，已经遇到了这样的问题，即柴油机检修工期远远超过既定的大修工期(35天)，若不实现在线检修柴油机，则大修工期必须延长。
        秦山三核允许一台柴油机在功率运行时退  出进行故障检修。技术规格书中规定，在柴油机  故障时可以退出热备用进行检修，限制时间为  4周。而在其他情况下不允许在功率运行期间退出热备用进行预防性检修。这一点同时也体  现在年度的柴油机不可用指标上。以2005年为例，备用柴油机不可用指标≤0．01，即2005年  柴油机在机组功率运行期间主动退出热备用进行检修的时间不能超过3．65天。而一般柴油机  检修(小修)均需要6天或以上。这就无形中限制了柴油机必须在大修期间进行检修。
        根据秦山三核机组大修热阱配置和管理细则要求，对于电站的四路电源，即主变和厂用变、启备变、1号备用柴油发电机和2号备用柴油发电机，在大修期间只允许有一路退出进行检修，其他三路必须处于运行状态或可运行状态。由于备用柴油发电机在每次大修中必须进行检修，同时启备变和主变／厂用变也要求在每次大修中进行检修，因此使电气检修工作成为101、201和102大修期间的关键路径。若不对该策略进行更改，则势必延长后续大修的工期。
        鉴于此，在1号机组首次大修后，秦山三核专门组织专家通过概率安全分析(PSA)对备用柴油发电机功率运行期间检修的影响进行评估分析。
        该分析报告对备用柴油发电机在功率运行期间而不是在大修期间进行检修的可行性进行了系统的、全面的风险分析，其目的在于确认：
        (1)功率运行期间进行备用柴油发电机检修对堆芯损伤频率(CDF)和早期大量放射性物质外溢(LERF)的影响极小；
        (2)核安全管理当局对专设安全系统和技术规格书的要求完全得以满足；
        (3)明确的风险管理要求及临时措施得以减少备用柴油发电机功率运行期间检修带来的风险。
        PSA分析结果如下：
        (1)备用柴油发电机在正常运行期间进行检修对停堆系统可利用率不产生任何影响，对应急堆芯冷却系统和安全壳系统不可利用率的影响可忽略不计；
        (2)备用柴油发电机改为正常运行期间检修对CDF和LERF两个指标的影响可以忽略不计。CDF值从2．94E-06增加到3．05E-06，增加值为1．10E-07，低于美国核管会(NRC)导则RG 1．174所规定的CDF变化值接受标准值。对于LERF，由于正常运行期间检修对反应堆厂房完整性及对安全壳系统的可靠性影响可忽略不计，因此相应的LERF也可以忽略不计。
        备用柴油发电机检修是大修项目中的一项重要内容。通过使用PSA分析技术，结合目前的限制条件，最终实现备用柴油发电机正常功率运行期间的检修策略是非常有实际意义的。对于电厂中其他冗余设备，也可以通过类似的分析方法，逐渐将部分传统检修项目从停堆大修转移到正常功率运行期间进行。
5  预防性维修大纲的优化
       预防性大修项目是每次停堆大修中占有较  大比重的工作。优化预防性大修项目，减少大修  工作量，是大修工期优化进一步深化的方向。
       目前秦山三核已建立电站各系统预防性维修大纲。但各个系统间预防性维修项目标准不统一，项目分类不统一，没有针对预防性维修项  目建立一个完整的历史信息及规划数据库。每次大修项目的确定均需按个案处理，花费的人力资源较大，规划性应可进一步改进。实际上目前国际上部分核电站开始采用以可靠性为中心  的预防性维修管理，对预防性维修的优化有很大的推动作用。
       为了进一步提高大修标准化管理，即实现大修项目标准化、维修评估标准化、运行准备标准化和计划编制标准化等目标，目前正在对现有的预防性维修大纲进行整合和优化。
6  结束语
        结合秦山三核目前已经初步建立的大修长远规划，在建立标准检修窗口的基础上，不断优  化各项关键工作的时间，同时通过预防性维修大纲优化，合理减少大修项目，秦山三期的大修  工期可以进一步缩短和优化。
参考文献
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