1、AP1000核電廠部件質(zhì)量等級的劃分及其與我國法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的相容性王繼東(核工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所引述了美國法規(guī)、導(dǎo)則中的關(guān)于劃分質(zhì)量組要求,介紹了劃分質(zhì)量組的具體規(guī)則,指出了不同的質(zhì)量組應(yīng)滿足的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),并討論了質(zhì)量組的劃分與我國相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的相容性。關(guān)鍵詞 物項(xiàng)分級 安全重要物項(xiàng) 質(zhì)量組1 引言我國2代改進(jìn)型壓水堆核電廠的物項(xiàng)分級體系已經(jīng)基本確立,并大致實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化,該體系包括安全分級、抗震分類、規(guī)范分級和質(zhì)量保證分級等,這已為相關(guān)人員所熟悉。對于非能動3代壓水堆核電廠,其依托項(xiàng)目AP1000的物項(xiàng)分級與我國2代改進(jìn)型機(jī)組的分級在形式上有些差別,其中的一個主要差別是:AP1000使用了劃分質(zhì)量等

2、級這一分級方法,即質(zhì)量A級、B級、C級、D級。比如反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界主要部件為質(zhì)量A級(簡稱A級,蒸汽發(fā)生器二次側(cè)為質(zhì)量B級(簡稱B級。質(zhì)量等級(qua lity class又稱為質(zhì)量組(quality group,前者在AP1000的設(shè)計和安全分析文件中使用,后者是聯(lián)邦法規(guī)和相關(guān)管理導(dǎo)則中的稱謂。筆者在引用聯(lián)邦法規(guī)和管理導(dǎo)則的內(nèi)容時使用質(zhì)量組,如果是針對AP1000,則使用質(zhì)量等級。我國在消化AP1000技術(shù)基礎(chǔ)上將發(fā)展大型非能動3代機(jī)組,屆時將有更多的新人參與相關(guān)的工作,本文的意圖在于結(jié)合有關(guān)背景資料,闡述質(zhì)量等級(組的劃分依據(jù)和規(guī)則,分析其與我國法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的相容性,以期有助于新接觸非能

3、動3代機(jī)組的人員熟悉AP1000物項(xiàng)分級方法。2 質(zhì)量組的劃分依據(jù)、規(guī)則和應(yīng)滿足的標(biāo)準(zhǔn)2 1 質(zhì)量組的劃分依據(jù)在聯(lián)邦法規(guī)10CFR50 55a 規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)一節(jié)中,以及10CFR50附錄A 核電廠總設(shè)計準(zhǔn)則的準(zhǔn)則1 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和記錄中都有這樣的規(guī)定: 安全上重要的構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件的設(shè)計、制造、安裝、試驗(yàn)必須符合與其所承擔(dān)安全功能重要程度相適應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)1。要執(zhí)行聯(lián)邦法規(guī)的這一規(guī)定,必須在至少三個方面加以實(shí)施:!識別出哪些構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件在安全上是重要的,即界定安全重要物項(xiàng)的范圍;區(qū)分所承擔(dān)安全功能的重要程度,即對安全重要物項(xiàng)進(jìn)行等級劃分,比如確定所屬的質(zhì)量組;#針對不同的質(zhì)量組,明確采用什么樣

4、的設(shè)計、制造、安裝、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),以保證達(dá)到相應(yīng)的質(zhì)量水平。10CFR50 55a提出了質(zhì)量組這一概念,并規(guī)定了質(zhì)量A組覆蓋的物項(xiàng)范圍以及需要執(zhí)行的AS M E BPVC-&的相關(guān)部分。為了貫徹上述聯(lián)邦法規(guī)的規(guī)定,管理導(dǎo)則RG1 26進(jìn)一步明確了質(zhì)量B、C、D組的界定規(guī)則,并提出了需要執(zhí)行的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2。由此可見,質(zhì)量組(以及AP1000的質(zhì)量等級的劃分是以美國聯(lián)邦法規(guī)和相關(guān)管理導(dǎo)則為依據(jù)的。2 2 質(zhì)量組的劃分規(guī)則為了給出劃分質(zhì)量組的完整規(guī)則,以下將10CFR50 55a和RG1 26中適用于壓水堆核電廠的規(guī)則匯總在一起一并介紹,從中可以識別核電廠具體物項(xiàng)應(yīng)屬于哪個質(zhì)量組。1質(zhì)量A組質(zhì)量A

5、組適用于構(gòu)成反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界的部件。但并非所有構(gòu)成反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界的部件都必須劃入質(zhì)量A組。根據(jù)10CFR50 55a的規(guī)定,滿足以下條件的反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界部件可以從質(zhì)量A組排除:(a該部件在反應(yīng)堆正常運(yùn)行*期間發(fā)生假設(shè)故障時,反應(yīng)堆能夠有秩序地停堆、冷卻(假設(shè)補(bǔ)水由反應(yīng)堆冷卻劑補(bǔ)水系統(tǒng)提供。(b該部件是與反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)相隔離的,或者能夠與反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)相隔離。隔離是指兩個串聯(lián)閥門都關(guān)閉。兩個串聯(lián)閥門可能是兩個常關(guān)閥、兩個常開閥或者一個常關(guān)閥加一個常開閥。每一個常開閥門必須能夠自動動作,且(假設(shè)另一閥門處于打開狀態(tài)關(guān)閉時間適當(dāng),能保證所說的部件在反應(yīng)堆正常運(yùn)行期間發(fā)生假設(shè)故障時

6、每個閥門都依然是可操作的,且反應(yīng)堆能夠有秩序地停堆、冷卻(假設(shè)補(bǔ)水僅由反應(yīng)堆冷卻劑補(bǔ)水系統(tǒng)提供。2質(zhì)量B組質(zhì)量B組適用用于包容水和蒸汽的壓力容器、熱交換器(不包括氣輪機(jī)、冷凝器、儲罐、管道、泵和閥門,它們屬于以下第一種情況或第二種情況:第一種情況是反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界組成部分但未劃入質(zhì)量A組的部件見2 2中的1(a和1(b。第二種情況不屬于反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界,而是下述系統(tǒng)或系統(tǒng)組成部分的部件:(a安全重要系統(tǒng)或其組成部分,它們設(shè)計用于(i應(yīng)急堆芯冷卻,(ii事故后安全殼排熱,或(iii事故后排出裂變產(chǎn)物。(b安全重要系統(tǒng)或其組成部分,它們設(shè)計用于(i反應(yīng)堆停堆,或(ii排出余熱。(c蒸汽、給

7、水系統(tǒng)的這一部分:始于并包括蒸汽發(fā)生器(SG二次側(cè),直至并包括最外的安全殼隔離閥;以及與該部分相連接的支管,直至并包括在反應(yīng)堆所有正常運(yùn)行模式下常關(guān)的或能夠關(guān)閉的第一個閥門(安全閥或釋放閥。(d與反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界相連接的系統(tǒng)或其組成部分,它們并非在反應(yīng)堆所有正常運(yùn)行模式下都能以關(guān)閉兩個閥門的方式與反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界隔離,這兩個閥門的每一個或者是常關(guān)的,或者是能自動關(guān)閉的。*此處的 正常運(yùn)行一術(shù)語應(yīng)按照10CFR50中給出的含義理解,它相當(dāng)于HAF102中的 運(yùn)行狀態(tài),即覆蓋 正常運(yùn)行和 預(yù)計運(yùn)行事件。3質(zhì)量C組質(zhì)量C組適用于包容水、蒸氣和放射性物質(zhì)的壓力容器、熱交換器(不包括氣輪機(jī)、冷凝

8、器、儲罐、管道、泵和閥門,它們不屬于反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界,而是下述系統(tǒng)或系統(tǒng)組成部分中未納入質(zhì)量B組的部件:(a安全重要的冷卻水和輔助給水系統(tǒng)或其組成部分,它們設(shè)計用于(i應(yīng)急堆芯冷卻,(ii事故后安全殼排熱,(iii事故后安全殼大氣的凈化,或(i v從反應(yīng)堆和乏燃料儲存池排出余熱(包括一次和二次冷卻系統(tǒng)。需要注意的是,這些系統(tǒng)的某些部分已劃入質(zhì)量B組,劃入質(zhì)量B組的是需要執(zhí)行安全功能且(i在反應(yīng)堆正常運(yùn)行模式下不運(yùn)行和(ii不能進(jìn)行充分試驗(yàn)的部件。(b安全重要的冷卻水和密封水系統(tǒng)或其組成部分,它們服務(wù)于諸如反應(yīng)堆冷卻劑泵、柴油發(fā)電機(jī)以及控制室等安全重要部件和系統(tǒng)。(c與反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界相

9、連的系統(tǒng)或其組成部分,它們在反應(yīng)堆所有正常運(yùn)行模式下都能夠以關(guān)閉兩個閥門的方式與壓力邊界隔離,兩個閥門的每一個或者是常關(guān)的,或者能夠自動關(guān)閉。(d上述(a(c未包括的系統(tǒng),它們不是放射性廢物管理系統(tǒng),但用于包容或可能包容放射性物質(zhì),其假設(shè)的故障會導(dǎo)致潛在廠外劑量(保守計算,利用RG1 43推薦的氣象條件超過全身0 5re m(或與之相當(dāng)?shù)纳眢w任何部分的當(dāng)量值。計算中對處于抗震(類結(jié)構(gòu)中的系統(tǒng)假設(shè)單一部件故障,且不依賴系統(tǒng)與其他部件之間的自動隔離或?qū)Ρ会尫盼镔|(zhì)的處理,除非按照抗震和質(zhì)量組標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計了隔離或處理能力,且能夠承受廠外電源喪失和單一能動部件故障。4質(zhì)量D組質(zhì)量D組適用于包容水和蒸汽、不屬

10、于反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界、已從質(zhì)量B組和C 組中排除的部件,但它們是包容或可能包容放射性物質(zhì)的系統(tǒng)的構(gòu)成部分。2 3 不同的質(zhì)量組應(yīng)滿足的標(biāo)準(zhǔn)在10CFR50 55a和RG1 26中規(guī)定了不同質(zhì)量組部件需要滿足的標(biāo)準(zhǔn):質(zhì)量A組必須滿足AS ME鍋爐與壓力容器規(guī)范第&卷4規(guī)范1級部件的要求見10CFR50 55a(c;質(zhì)量B組必須滿足AS M E鍋爐與壓力容器規(guī)范第&卷規(guī)范2級部件的要求見10CFR50 55a(d和RG1 26表1;質(zhì)量C組必須滿足AS M E鍋爐與壓力容器規(guī)范第&卷規(guī)范3級部件的要求見10CFR50 55a(e和RG1 26表1。質(zhì)量D組中不同種類部件應(yīng)

11、滿足的標(biāo)準(zhǔn)如下(見RG1 26表1:1壓力容器:AS ME鍋爐與壓力容器規(guī)范第卷第1冊5;2管道:AS ME B31 16;3泵:制造商的標(biāo)準(zhǔn);4閥門:AS ME B31 1;5通大氣儲罐:API-6507,AWWA D -1008,或AS ME B96 19;6015psi g儲罐:API-62010。3 質(zhì)量組的劃分與我國相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的相容性3 1 質(zhì)量組與規(guī)范級的關(guān)系在美國,涉及核電廠物項(xiàng)分級(分類的文件除了本文已指出的10CFR 50 55a 和RG1 26外,還有另外的管理導(dǎo)則、ANS 標(biāo)準(zhǔn)、I EEE 標(biāo)準(zhǔn)等。比如:管理導(dǎo)則RG1 2911規(guī)定了核電廠物項(xiàng)的抗震分類;RG1 14

12、312規(guī)定了核電廠廢物管理系統(tǒng)的物項(xiàng)安全分級;RG1 20113給出了考慮風(fēng)險的核電廠物項(xiàng)分類;I EEE 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電氣物項(xiàng)的1E 級和非1E 級。特別值得關(guān)注的是ANSI /ANS51 114,ANSI /ANS51 1-1983(該版本1988年再次確認(rèn)有效,1998年撤消將核電廠各類物項(xiàng)統(tǒng)一劃分為安全1、2、3級和非安全級,電廠物項(xiàng)中只有承擔(dān)包容功能的部件和構(gòu)筑物才有安全1、2級,其余物項(xiàng)最高為安全3級,比如I EEE 的1E 級是安全3級。ANSI /ANS51 1雖然已被撤消,但其中的安全分級方法在美國的一些文件中仍被引用,比如在URD-第&卷15第1章4 3 1節(jié)安全分級

13、+中有這樣的敘述: 電廠設(shè)計者應(yīng)采用ANSI /ANS51 1的安全1級、安全2級、安全3級和非安全級作為執(zhí)行RG1 26質(zhì)量A 組、質(zhì)量B 組、質(zhì)量C 組、質(zhì)量D 組的替代分級 。鑒于URD 并非法規(guī),而質(zhì)量分組是聯(lián)邦法規(guī)的要求,AP1000在設(shè)計中直接遵守了質(zhì)量分組要求,在實(shí)際實(shí)施中將質(zhì)量組改稱為質(zhì)量級,對非能動安全系統(tǒng)中的個別物項(xiàng)的質(zhì)量級也作了一些調(diào)整。AP1000實(shí)際采用的四個質(zhì)量級與10CFR 50 55a 和RG1 26的質(zhì)量組、AS ME 規(guī)范級的對照關(guān)系列在了表1中16。另外還應(yīng)說明的是,質(zhì)量組的劃分僅適用于有包容功能(包容水、蒸汽、放射性物質(zhì)的物項(xiàng),其余物項(xiàng),比如儀控電部件等

14、,仍需要劃分安全級(1E 級和非安全級。3 2 質(zhì)量組與我國核電廠物項(xiàng)分級標(biāo)準(zhǔn)的相容性GB /T17569-1998壓水堆核電廠物項(xiàng)分級+17是在建造2代改進(jìn)型機(jī)組的背景下編制的,其中的安全分級參考了美國ANSI/ANS 51 1-1983、法國RCC -P 以及我國的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)。如果把10CFR 50 55a 和RG1 26的各個質(zhì)量組與GB /T17569中承壓機(jī)械設(shè)備的各個安全等級進(jìn)行比較,就會發(fā)現(xiàn)其間的等效性。比如質(zhì)量A 組和安全1級都是適用于反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界部件(其故障不導(dǎo)致LOC A 、不影響安全停堆的部件除外;質(zhì)量B 組和安全2級的適用范圍也相同,都適用于!反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界

15、中未納入A 組或安全1級*質(zhì)量A 、B 、C 組的部件必須分別采用AS M E -&規(guī)范1、2、3級的要求,這是聯(lián)邦法規(guī)的規(guī)定。在實(shí)踐中也有提高規(guī)范等級的情況,比如蒸汽發(fā)生器二次側(cè)雖屬于質(zhì)量B 組,但通常采用AS M E -&規(guī)范1級的要求,即執(zhí)行ASM E -&第1冊的NB 分卷。表1 質(zhì)量等級、質(zhì)量組與規(guī)范級的對照*A P1000的質(zhì)量等級A 級B 級C 級D 級10CFR 50 55a 和RG 1 26的質(zhì)量組質(zhì)量A 組質(zhì)量B 組質(zhì)量C 組質(zhì)量D 組A S M E -&規(guī)范級1級2級3級非AS M E -&規(guī)范級表2 質(zhì)量組與G B /T 1756

16、9安全等級的對照*10CFR 50 55a 和RG 1 26的質(zhì)量組質(zhì)量A 組質(zhì)量B 組質(zhì)量C 組質(zhì)量D 組GB /T17569-1998安全1級安全2級安全3級非安全級(有特殊要求的物項(xiàng)*質(zhì)量C 組和安全3級的覆蓋范圍略有不同:安全3級覆蓋放射性廢物管理系統(tǒng)中其故障會使放射性物質(zhì)釋放超過允許限數(shù)值部件;質(zhì)量C 組排除了放射性廢物管理系統(tǒng)的部件,放射性廢管理系統(tǒng)的部件分級執(zhí)行RG1 143的要求。的部件,防止事故、減輕事故后果所需安全重要系統(tǒng)的主要部件,#蒸汽、給水系統(tǒng)的一部分,與反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界相連的某些系統(tǒng)的部件;質(zhì)量C 組與安全3級適用范圍基本相同;質(zhì)量D 組與非安全級(有特殊要求的

17、物項(xiàng)適用范圍相同。因而應(yīng)當(dāng)認(rèn)為:10CFR 50 55a 和RG1 26的質(zhì)量組與GB /T17569的安全等級有表2的對應(yīng)關(guān)系。3 3 質(zhì)量分組與我國相關(guān)法規(guī)的相容性在民用核安全設(shè)備監(jiān)督管理?xiàng)l例+18中界定了 核安全機(jī)械設(shè)備 和 核安全電氣設(shè)備 的范圍。質(zhì)量A 、B 、C 、D 組的部件屬于該條例中的核安全機(jī)械設(shè)備。HAF102核動力廠設(shè)計安全規(guī)定+19中將核電廠物項(xiàng)劃分為 安全重要物項(xiàng) 和 非安全重要物項(xiàng) ,質(zhì)量A 、B 、C 、D 組的部件屬于HAF102中安全重要物項(xiàng)。HAD102/0320將流體包容部件劃分為安全一、二、三、四級。質(zhì)量A 、B 、C 、D 組分別與HAD102/03的

18、安全一、二、三、四級相對應(yīng)。因而可以認(rèn)為,美國對質(zhì)量組的規(guī)定與我國法規(guī)、導(dǎo)則是相容的。4 參考文獻(xiàn)1 US NRC ,U.S .C ode of Federal Regu l ati ons ,T itle10,Part50,Do m esti c licens i ng of production and utili zation facilities .2 US NRC,RG1 26-2007Qualit y group cl assifi cati on s andstandards for w ater ,stea m ,and rad i oactive w aste con t a

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