何小剑
（秦山核电公司314300)
摘要：秦山核电公司300MW压水堆机组是我国大陆第一座自主设计、建造与运行管理的压水堆机组。由于该机组设计于20世纪70年代，其整体性能较当今成熟的商业机组有较大差距。自1994年4月投人商业运行以来，秦山核电公司对系统、设备进行了大规模的技术改造，从而确保了机组满足核安全法规的要求，已安全运行10多年。在可预期的寿命期内，技术改造还将不间断地进行。
关键词：压水堆机组；自主设计；安全运行；技术改造
秦山核电公司300MW压水堆机组是我国大陆第一座自主设计、建造与运行管理的压水堆机组。当时建造这台核电机组的目的是为了实现中国大陆核电“零”的突破，从而为中国核电的发展掌握技术、积累经验、培养人才。秦山核电公司10余年的运行表明，当时的目的已经完全达到。但由于该机组设计于20世纪70年代，其整体性能较当今成熟的商业机组有较大差距。主要表现在设备的可靠性上，因设备故障引起的非计划停运、非计划降功率、维修时间等都远大于国际先进机组。因此自1991年12月机组投入运行，特别是1994年4月投人商业运行以来，秦山核电公司对系统、设备进行了大规模的技术改造，从而确保了机组满足核安全法规的要求，已安全运行10多年。
截至2001年底共进行了有记录的改造1272项，年平均115.6项；其中机械470项（36.9%),电气344项（27.0%)、仪控417项（32.8%)、其它41项（3.2%)。重大改造项目有蒸汽发生器汽水分离器疏水、控制棒驱动机构耐压壳、3号高压加热器、主蒸汽隔离阀电磁阀、反应堆下部堆内构件、一回路海水系统、DEH、安全壳人员闸门、辐照监督管支撑结构和化学水处理系统等。
不断的技术改造使机组运行性能有了很大改善，效果体现在：(1)核安全审评的遗留问题得到了解决。受当时国内核电技术能力及资金的限制，秦山核电站在设计、建造、调试及投运各阶段的核安全审评中都留下了一些限期整改的问题，如增设压力容器水位监测系统等，通过不断的技术改造，这些遗留问题基本得到解决。(2)安全性能不断提高。技术改造使电站的许多安全相关系统的性能得以提高。如一回路海水系统是保证堆芯冷却、事故情况下防止燃料过热损坏的重要安全系统，因为没有按规定的标准（如抗震）设计、制造、安装，以至于运行中故障率高，甚至发生了因埋地管腐蚀而导致的海水泄漏事件。该系统经全面的技术改造整体性能大幅提高，满足了核安全法规的要求。(3）运行性能不断提高。技术改造使与发电相关系统的性能得以不断改善，从而使机组运行性能不断提高。这主要体现在，一是连续发电时间增加，第六个燃料循环已达到331天；二是机组能力因子上升，2001年已超过93%；三是非计划自动停机、停堆次数下降，2002年全年未发生非计划自动停机或停堆。
技术改造大体可分为两个阶段。一是从电厂投运到1999年，这一阶段的改造是被动性的，是在设备出现问题而影响安全稳定运行后不得不采取的纠正行动，如蒸汽发生器汽水分离器疏水、控制棒驱动机构耐压壳、下部堆内构件、一回路海水管道改造等；第二阶段是1999年以后，通过对近10年的运行进行总结与反思，认识到为了确保安全稳定运行，避免再次发生如下部堆内构件这样的关键设备故障而导致电厂长期停运，必须掌握设备状况与趋势，有预见性地进行系统、设备的更新改造。为此，对更新改造工作的管理进行了调整。
1．建立健全组织机构
专门成立了技术委员会并组建了系统工程部。系统工程部的职责是全面监督电厂系统与设备状况、对设备更新改造的全过程进行归口管理与控制。技术委员会是总经理部的咨询机构，受总经理委托对所有重、特大技改项目进行可行性报告评审、设计审查，为决策提供咨询意见。所有重、特大项目都成立一个项目组，由项目经理领导，负责项目从准备到实施直至验收评价全过程的管理。特大项目还要成立领导小组，对项目进行指导、监督与决策。
2．加强过程控制
对技术改造按项目管理模式进行管理，制定了《项目管理制度》及与之配套的实施程序，对技改的全过程进行控制。技改项目一般要经历可行性研究，承包商选择与合同谈判，设计与设计评审，设备制造与采购，现场安装、调试验收及项目评价等阶段，还设置了一系列控制点以利于对项目进行质量、进度及费用控制。主要控制点有初步立项审批、可行性研究报告评审、立项审批、外委和固定资产变更审批、技术要求与协议审查、商务条款审查、初步设计审批、施工设计审批、验收、评价报告审批等。
目前，至少有以下三方面原因决定了秦山核电公司在今后5-10年内还要继续进行大规模的技术改造：(1)原型堆的设计使电站总体性能较成熟的商业堆有很大差距；(2)不断提高的核安全标准与秦山核电站的部分系统设备的反差；(3)秦山核电机组的设计寿期为30年，按现今国际核电界的普遍做法，通过一定的安全分析与评价，核电机组可以延寿1020年。因此，秦山核电公司已经制定了长期技术改造计划，以全面提升机组的运行性能。未来几年将要进行如下重大技改项目。
1．反应堆压力容器顶盖及相关部件改造
世界上一些结构设计、材料选用及加工工艺与秦山类似的机组先后出现了驱动机构或热电偶管座产生裂纹而导致反应堆冷却剂泄漏的情况。研究结果表明，其中关键的Incone1600合金材料抗应力腐蚀性能较差是主要原因。法国、日本、美国相继采用了以抗应力腐蚀性能较好的Inconel690更换压力容器顶盖的方法来解决管座应力腐蚀问题。尽管秦山核电机组的反应堆压力容器顶盖在最近的在役检查中尚未发现缺陷，但不能保证其全寿期不出问题。顶盖及其相关部件一旦发生故障，基本上无法修复，只能进行更换，因为其漫长的制造周期，电厂不得不长时间停运。因此，决定尽早进行反应堆压力容器顶盖及相关部件改造，一次性解决所有这些问题。
2．反应堆保护系统改造
反应堆保护系统是在事故情况下及时停闭反应堆、驱动相关安全设施以避免堆芯燃料损坏的非常重要的安全系统。秦山核电机组反应堆保护系统的设计、选用的元器件性能都未能达到当前的规范，表现为故障率高、维修工作量大。虽经局部改造，系统已能维持在可运行状态，但要全面提升可靠性，保证全寿期的安全运行，必须对该系统进行全面改造。数字化是一种选择。
3．电站实体保卫系统改造
核电站的实体保卫系统是防止外力（如恐怖活动）人侵、危险物品进入及防止放射性材料带出的重要安全系统。一般由实体屏障（如围墙、铁丝网）、监控系统、报警系统等组成。世界范围内对核电站的实体保卫要求越来越高，特别是“9.11"恐怖事件后，各国的核安全监督管理部门都要求核电站重新审查其实体保卫系统的完整性与有效性。秦山核电公司的实体保卫系统是在建设期间以很低的标准设计的，其中以“人防”为主，“技防”的含量很低，因此必须进行技术改造。
4．建造检修热车间
核电站的检修热车间为核岛的大型设备（如主泵等）提供维修场所。与普通检修车间不同的是，这里除装备必须的维修设施以外，还要有去污（去
除设备表面的放射性物质），放射性废水收集、处理，辐射监测及空气净化等系统。秦山核电公司尚未建设检修热车间，也没有进行过大型带放射性设备的解体维修，但主泵的首次解体大修必须在2005年第八次换料时进行，因此检修热车间的建立势在必行。
5．辐射监测系统改造
秦山核电机组的辐射监测系统经10多年的运行，可靠性已呈下降趋势，随着仪表与计算机技术的飞速发展，原来采用的许多元器件已被淘汰，因此必须对该系统进行改造。
6．汽轮发电机组增容
汽轮发电机组经改造后提高运行功率是降低发电成本、增加效益的有效手段。秦山核电公司的核反应堆因为保守的设计，在汽轮发电机组以310MW额定功率运行时仍有一定的余量，因此在无须对核岛作任何改造的前提下，仅通过对汽轮机与发电机的改造就有可能提高机组的容量。
7．电站计算机改造
秦山核电公司的电站计算机（SOLAR机）系20世纪80年代从法国进口，目前已出现故障率高、维修困难、特别是备件无处采购等问题，因此必须进行改造。
实践已经证明，技术改造对第一台国产核电机组安全稳定运行具有极为重要的作用。原型堆的特点决定了秦山核电公司的技术改造将是长期与艰巨的，也决定了技术改造中不可能追求技术上的最先进，只要能达到使机组在寿命期内（考虑延寿）安全、可靠、经济运行的目的，技术改造就是成功的。