高通量工程试验堆异常事件数据库的建立与异常事件的统计和分析.docx

核 动 力 工 程第 20 卷第 1 期vol . 20. no . 1 1 9 9 9 年 2 月nuclear power engi neeri ng feb . 1 9 9 9 高通量工程试验堆异常事件数据库的建立与异常事件的统计和分析阳天均陈子根蒋毅群高维森钟和平赵德义李茂元( 中国核动力研究设计院 , 成都 , 610005)摘要 简要描述了高通量工程试验反应堆( hfetr) 异常事件库的建立 , 重点对收集的异常事件进行了统计分析 。结果表明 , 异常事件主要为反应堆控制和保护系统故障 、反应堆冷却系统故障及其它故障 。这 三类故障占异常事件总数的 86. 1 % , 但对安全无明显的影响 。关键词 高通量工程试验堆异常事件 数据库统计和分析前言格化 、系列化 。每一事件含 26 个项目 , 一表一事件 。2 . 2事件的收集统计采用查阅原始运行记录和走访当事人的办 法进行收集 , 并由专家进行逐一的校核 、分类和审定 , 确认收集的信息准确无误后再填表入库 。事件重点收集 、统计以下内容 :1为了加强核设施运行管理 ,有效地开展核设施运行经验反馈 , 提高核设施运行安全水平 , 根据国家核安全局的要求 , 建立了 hfetr 异常事件数据库 。对各类异常事件进行收集 、 统计 、分析 , 找出运行中的潜在问题 , 从而有针对性地开展培训和整改 , 达到提高核设施运 行质量的目的 。事件类别 ; 事件原因 ;事件发生前反应堆所处状态 ;设施所处阶段 ; 事件级别 ;述和处理 。事件后果 ;发现方式 ;事件简要描2 事件库的建立2 . 1 异常事件数据库特点异常事件数据库通过建立事件档案 , 输入 微机进行管理 , 可进行全国联网 , 实现资源共享 。使用检索软件可进行各种查询 , 统计分 析 、修改 、检索 、建索引 、删除 、打印等 。该 数据库具有以下主要特点 :( 1) 采用统一的收集格式和统一的入库格hfetr 异常事件数据库收集的异常事件从1979 年 2 月调试开始 , 到 1995 年 9 月 30 日止 ,共 705 件 。hfetr 异常事件统计分析事件的统计采用巴雷特排列图法2 进行统 计 。3 . 1不同类别事件发生频度统计分析hfetr 异常事件数据库收入的 705 个事 件 , 按下述事件类别进行统计 : 放射性超限值释放 , 人员超剂量照射 , 区域污染超标准 ;3式1。( 2) 按照 “国际核事件分级表”对一级以上异常事件进行收集 、分类 , 既概括了反应堆全过程信息 , 又重点突出调试和运行阶段信息 ;既有事件进程信息 , 又有结论性信息 。( 3) 每一事件对应唯一的事件编号 , 实现表1998 年 3 月 22 日收稿。阳天均等 :高通量工程试验堆异常事件数据库的建立与异常事件的统计和分析11造成紧急停堆 ; 造成安全重要设备动作 ;造成燃料元件和包壳破损 ; 违反运行限值 和条件 ; 反应堆控制和 ( 或) 保护系统故障 ;反应堆冷却系统故障 ; 安全重要设备 、系 统故障 ; 应急电源故障 ; 堆内试验回路和 试验装置故障 ; 正反应性非计划引入 ; 火 灾 ; 裂变材料或放射性物质丢失 、衡算超限 值 ; 安全分析报告 、建造许可证条件要求报 的事件 ; 最终设计违反安全分析报告 、建造许可证条件 ; 构筑物 、系统 、部件缺陷明显 偏离安全分析报告 、建造许可证条件 ; |施工 中重大偏差偏离安全分析报告 、建造许可证条 件 ; 选址 、建造中的不符合项 ; 其它 。统计结果见图 1 。由图 1 可见 , 发生的事件主要有 3 类 , 即 : 第 6 类事件占事件总数的21. 84 % ; 第 7 类事件占事件总数的 18. 72 % ; 第 19 类占事件总数的 45. 53 % 。3 类主要事件之 和占所有事件总数的 86. 09 % 。障而发生的事件较多 。原因是 hfetr 控制保护系统仪表设备采用的是六七十年代的产品 , 元 器件分散 , 故障率高 , 加之长期运行 , 设备老化 ,3 . 3增加了故障发生率 。反应堆各系统异常事件频度统计分析为了便于统计分析 , 将反应堆分为 8 个系统 。各系统编码和范围如表 1 所示 。表 1hfetr 系统分类表、机、高压密封、冲洗给水系统等。按上述划分范围进行统计的结果见图 2 。从图 2 可以看出 , 在 8 个系统中 , 发生事件频度 最高的是控制保护系统 , 其事件发生率占总事件的 23 % ; 其次是反应堆冷却系统 , 为 18 % ;再次为电气系统 , 约占 16 % ; 辅助系统约占12 % 。图 1各类事件所占比例示意图3 . 2 事件原因统计分析事件原因按下列顺序统计 : 设备故障 ;设计中问题 ; 设备制造中问题 ; 设备安 装中问题 ; 设备维修中问题 ; 设备调试中 问题 ; 运行操作中问题 ; 运行 、维修 、调 试程序及其它规章制度不合理 、不完善 ; 人为破坏 ; 外部事件 ( 包括裂变材料 、放射性材 料丢失) ; 违反规程或管理不良 ; 原因不明 。 一个事件可能有几个原因 , 每个事件按 1 个主要原因进行统计 。统计结果表明 , 主要原 因是设备故障 , 其次为运行操作中的问题 , 外部事件和设备维修中的问题 。这 4 类原因约占 所有事件总数的 85. 1 % 。从图 1 可以看出 , 因控制保护系统设备故图 2各系统发生事件的频数以上四大系统发生故障较多 , 和前面的事件原因和事件类别的统计相一致 。主要是在这 些系统中电气仪表 、管道阀门等较多 , 且由于元器件老化 , 或本身质量较差 , 因而在运行 、维修中极易出现各类故障 。编码系统范 围a控制保护系统功率保护 、功率测量 、功率调节 、控 制棒系统( sb 、ab 、zb) , 信号系统 , 控制保护仪表高低压电源 、电离室 周期保护、小功率保护等b热工仪表系统热工一次仪表、二次仪表c剂量系统破损探测系统 、烟囱监测 、污水监 测、1 6 n、 监测等。d堆冷却剂系统主冷却系统 、事故冷却系统 、净化系 统 、除气加压系统 、堆本体 、辐照孔 道、主热交换热器一次侧等。e电气系统供电系统、电气控制至电机部份。f供水系统二次水泵房 、厂房二次水 , 自来水系 统、主热交换器二次侧等。g辅助系统通风系统 、造水 、清洁水 、柴油空压h小回路系统500 kw 元件考验回路核 动力 工 程12vol . 20. no . 1. 19993 . 4事件后果统计分析事件后果按下面顺序进行编码统计 :射性物质泄漏超限值 ; 人员辐射损伤 ;4 。从图 4 可见 , 事件的发生率随着运行时间的延长而增加 , 而设备的老化是造成这一现象的 主要原因 。从 1991 年开始 , 根据国家核安全局放紧急停堆 ; 安全重要设备动作 ; 运行参数下降 ; 设备故障 、损坏 ; 事故进一步扩大 ;人员非放射性损伤 ; 潜在后果 ; 对安全 无明显影响 。统计结果如图 3 所示 。由图 3 可见 , hfetr 发生的异常事件中 , 81. 8 %的事件 “对安全无 明显的影响”。但仍有 7 %左右的事件具有潜在后果 ; 还有近 7 %的事件使运行参数下降 ,应引起极大的关注 。这也图 4事件频数年度变化安全审评中提出的要求 , 逐步开展了 hfetr 的 整治工作 , 1993 年进行了大整治 , 事件发生频 度逐渐下降 。1994 年 , 500kw 元件考验回路进行调试 , 事件发生率又逐渐增加 。3 . 7 外电源失电统计分析根据运行记录中的外电源失电事件统计 , hfetr 从运行以来共发生外电源一路或两路同 时失电共 48 次 。统计结果表明 , 外电源失电主要发生在 7 、8 两个月 , 占外电源失电总数的54. 2 % 。这是因为 7 、8 月正置雷雨季节 , 雷电 造成外电网设备损坏或电压波动较大而跳闸等 故障所致 。3 . 8 事件频度和反应堆积分功率及运行时间的相关关系统计分析统计表明 , 事件的发生率与积分功率无密 切的关系 。但事件的发生率和运行时间有较大 的关系 。图 3异常事件后果排列3 . 5 事件频度月变化统计分析hfetr 自投入运行以来 , 几乎每个月都有 运行 。将运行中发生的事件逐月统计发现 , 事件发生最多的是 5 、6 月和 10 、11 月 。造成这一 现象的原因是 :( 1) 设备的维护保养状况 。由于每年的元 旦 、春节前后运行时间相对减少 , 因而有较充 足的时间对各类设备进行检修 , 以至在春节后的几个月间运行设备发生故障的几率减少 ;着时间的延续 , 设备的故障相对增加 。随4 典型事例分析4 . 1 厂房剂量水平升高1985 年底的反应堆运行中 , 监测发现工艺 房间气体放射性浓度有所增高 , 检查相应设备和反应堆运行参数 , 均未发现异常 。1986 年开堆后进一步监测 , 发现开堆后三天左右工艺房 间出现气体放射性浓度增高 , 停堆后又自动消 失 。1987 年开始 , 工艺房间气体放射性浓度明 显增高 , 凡有地漏 、管沟的工艺房间反映最为 明显 。气体放射性浓度分布空间是在 1m 高度以 下 , 1m 以上明显减少 , 人员服装污染均在裤子 部份 。在厂房内大规模检查未见结果的情况( 2) 运行时间的影响 。每年的 12 月 ( 春节) 和 79 月 ( 雷雨季节) , 运行时间相对其它 月份要少 , 从而发生事件的几率也小 。( 3) 人员心理 、生理状况的影响 。每年的 春 、夏之交和秋 、冬之交 , 气候变化大 , 对人 的生理造成影响 , 使人的精力处于低潮期 , 生 理上的不适对工作也带来影响 。这些心理 、生 理上的变化 , 也使事件增多 。3 . 6 事件频度的年变化统计分析hfetr 事件频度的年变化统计结果见图阳天均等 :高通量工程试验堆异常事件数据库的建立与异常事件的统计和分析13下 , 又扩大到厂房外围 。检查发现气体是随风呈阵性出现 , 说明气体来源于某一封闭的区域 内 。最后发现通风管沟 、特排管沟的排气孔有大量放射性气体外溢 , 其浓度明显高于厂房 内 。通过以上现象分析判定 , 放射性气体来自 除气器 。造成该事件的原因是由于设计问题 。在设 计中 , 除气器溢流管没有设置水封弯头 , 而直接排入 - 8. 0m 处接有其它接口的中放特排管 上 。从除气器至通风中心的排气管道的 u 型弯 管处最低点没有设置冷凝水的疏水装置 。当反 应堆运行时 , 除气器排向通风中心的气体 , 在 通往通风中心途中部份冷凝成水 , 积存在管道的最低处 , 从而堵住了气体的出口 。这样 , 放 射性气体只有从除气器溢流管进入特排 , 从特 排贮液槽中溢出 。由于工艺间的负压作用 , 使理 , 使操作十分困难 。( 2) 规程不完善 , 操作人员失误 。在操作规 程中对水 109 阀 、110 阀的状态未作明确的规 定 , 使经验不足的人员在操作时容易造成失 误 ; 而实际操作时 , 操作人员粗心大意 , 使阀 门状态处于不正确位置 。综上所述 , 此次事件应属于设计缺陷和人 为失误共同造成的 。事件发生后 , 修改了规 程 , 加强了操作监护 。同时将排气管在 + 4. 80m 标高处截断 , 加装消除虹吸的装置 , 从根本上 消除了意外事件造成虹吸的可能 。并增设了两 套压力容器液位计 , 随时对压力容器内液位进 行监测 。几点建议通过以上的统计和对典型事例的分析 , 提 出以下几点建议 :( 1) 必须加强核设施设计 、建造的安全审评 和监督管理 , 使核设施具有纵深防御的能力和 完善 、周密的保护功能 。( 2) 加快控制保护系统和堆冷却系统设备的 更新换代 , 提高仪表的可靠性 , 是老龄研究堆 急待解决的问题 。( 3) 加强管理 、严格按规章办事 , 增强程序 意识 。许多事件都与人的因素有关 。而在人的因素中 , 首要因素是管理问题 。因此 , 应从以 下几个方面加强管理 ; 选择责任心强 , 业务 水平高的人从事关键岗位的工作 , 并不断加强 爱岗敬业的教育 ; 必须树立严格的程序意 识 , 做到有章可循 , 有章必循 , 违章必究 ; 加强设备的维护保养 , 建立设备档案 , 实行定 期检查 ; 对安全重要设备定期更换 。同时 , 提 高设备的抗干扰能力 , 尽量减少干扰源 ; 合理安排运行时间 , 尽可能避开事件高发期 。( 4) 加强业务培训 , 提高运行 、维修人员的 素质 , 尽可能减少人为失误 。( 5) 健全记录和经验反馈 。统计中还发现 , 在同一类设备上反复发生同一类故障 , 除了部 份客观原因外 , 未能及时做好经验反馈和总结 工作是一个内在原因 。要及时把一个事件的经 验和教训反馈到各岗位 、各系统 、各单位去 ,做好预防类似事件再次发生的防范工作 , 从而5气体从管沟建筑缝隙或地漏进入厂房 ,房内放射性气体浓度增高 。4 . 2反应堆压力容器水位低事件3 造成厂1989 年 , 一次运行结束 , 反应堆转入间断冷却 。值班人员在打开堆进 、出口母管放气阀 时 , 未按规定操作 , 将阀门状态投错 、造成虹 吸 , 从而造成了 “反应堆压力容器水位低事件” 。经检查发现 , 形成虹吸条件的阀门状态 如下 : 进口母管上 , 气 109 甲开 , 气 109 乙未 开 , 水 109 开 ; 出口母管上 , 气 110 甲 、乙开 , 水 110 未开 。事故时阀门位置状态和虹吸流程 见图 5 。造成本次虹吸事件的原因是 : 设计中将排气出口低于出口母管标高 , 埋下了虹吸的隐 患 。同时 , 堆入口母管放气阀设计位置不合图 5压力容器水位低事件示意图( 箭头所指为虹吸流程)核 动力 工 程14vol . 20. no . 1. 1999减少事件的发生率 。参加 hfetr 异常事件数据库建库工作的还 有李劲松 、李茂林 、杨鸿 、张敏 、付强等同 志 。本文在此一并表示感谢 。家核安全局成都监督站第五届核安全研讨会 , 成都 , 1995.2gb/ t3736. 1294 , 质量管理中常用的统计工具排列图 法 .3吴英华 ,王振东 ,段天元等 . 高通量工程试验堆运行 经验 . 高通量工程试验堆( hfetd) 运行十年论文集 . 成都 ,四川科学技术出版社 . 1991 :134143.参考文献1王镜湖 . 研究堆和临界装置事件表填写说明. 国set up of abnor mal events data ba se and statisticalanalysis of abnor mal events for the hfetryang tianj unchen zigenjiang yiqungao wei senzhong hepi ng zhao deyilimaoyuan( nuclear power institute of chi na ,chengdu ,610005)the set up of abnormal events data