論述了我國三代核電機組擴建工程中的建設背景、差異性分析及利用已建設施的分析評價方法。并探索提出了分析評價方法 4 個基本步驟: 現狀調查→功能定位→工藝分析→綜合評價。利用已建設施的研究有著廣闊的應用前景,并在后續工作實踐中對提出安全可靠、環境適宜、方案可行、經濟合理的工程方案具有重要意義。
1 研究背景
隨著我國核電事業的快速發展,我國沿海的新建核電廠址資源已基本開發完成,除少量新開發廠址外,多數沿海條件優良廠址的首期工程均已建設或即將開工。故在近兩年的設計咨詢服務和工程實踐中出現了較多的三代核電機組擴建工程項目。而擴建工程的總體規劃及廠址工藝特征與新建核電工程截然不同,其工作特點和重點也不同。
2 差異性分析
在核電工程擴建工程進行利用已建設施的分析評價的過程中,每個項目都存在著一定的差異性。如在某核電廠二期工程中,原項目規劃首期建設的是三代 AP1000 機型核電機組,而隨著項目的推進和發展需要,實際建設的是引進型三代 VVER 機型核電機組,并且首期工程僅開展了前期準備工作,首期工程規劃機組并未運行,故不存在影響已有機組安全運行的問題,但需充分考慮利用前期準備工程中已建成的各項生產輔助設施,以便節約本期工程投資成本。再如某核電基地的二期擴建工程中,原廠址規劃建設的 4 臺二代加 M310 型核電機組,但考慮福島事故后技術改進及國內自主核電研發技術的發展,需將本核電基地二期工程技術路線調整為具備我國自主研發的三代華龍一號機型核電機組,并根據項目總體規劃要求,增加建設 1 臺我國自主研發 ACP100 多用途模塊式小型堆核電機組。由于核電機型變化和建設需求的增長與原有規劃均不匹配,在此項目中不僅要考慮利用已建設施,還需評估是否對首期機組的安全運行存在影響,考慮增加生產輔助設施的生產能力和服務水平。故不同的核電機型和建設規模,也決定著擴建工程的特點不同。除此以外還體現在以下方面:
1) 新建工程中廠址條件多為自然本底,為廠址原始地貌,原有村落人口分布,自然岸線等,屬于靜態化的條件; 而擴建工程中,則由于首期工程的建設對廠址自然現狀帶來了較多的人工改造和干預,需要重點關注廠址建設現狀與建設初期相比的變化,以及近年來的環境和海洋管控的新要求和新變化,屬于動態化和發展型條件。
新建工程重點關注和審查的是廠址本底,如廠址自身天然的地形,地震,地基,人口,氣象,外部事件,水文,應急,交通等可能對核電建設產生顛覆性影響的工作。而擴建工程重點關注的是差異變化,對差異項和新提出問題的審核。
1) 擴建工程開展各項方案設計需嚴格基于已有工程的建設現狀考慮,并結合新有技術路線的不同特點,根據擴建 工程的功能定位,制定工程可行,投資合理,安全環保的技 術方案。如何在合規合理的前提下,提出使建設單位滿意, 既能充分利用優勢條件、彌補缺陷劣勢,又能經濟化地實現 新功能,是對設計者和審評者提出的更高要求。
2 利用已建設施的分析評價方法
筆者根據在核電擴建核電工程中開展利用已建設施的 分析評價的工作經驗,提出分析評價利用已建設施的 4 個基本步驟: 現狀調查→功能定位→工藝分析→綜合評價。各步驟工作要點如下。
3. 1 現狀調查
現狀調查是核電擴建工程的第一步驟,也是評價工作的重要基礎,后續所有的分析研究都是建立在首次調查的基礎上,如果基礎資料的準確性和完整性缺失或不足,將會直接導致后續評價的不可實施或導致評價工作的無法開展及深度不足等問題,如果調查資料直接出現錯誤數據或誤判,將會直接導致顛覆性結論的產生,誘發設計質量甚至工程事故?,F狀調查的主要方法有: 搜集已有初步設計、施工圖設計和竣工圖設計圖紙文件; 與建設單位設計管理和工程運行人員溝通調查; 進行專題研究或搜集相關專題成果資料; 必要時應在核電現場進行實地調研?,F狀調查中應重點關注與設計文件不一致或根據實際需要發生的變化或已進行過設計改進內容,并了解變化發生的主要原因,過程及最終結果,切實做好調查工作,確保設計人員用于評價的資料的準確性和完整性?,F狀調查中常見的誤區包括:
1) 設計資料張冠李戴,設計輸入資料因為調查某個環節的偏差,導致搜集的資料與現狀不匹配; 2) 搜集內容不完整, 更新不及時。由于歸檔不規范或設計人員變化等原因,導 致原有設計資料缺失或搜集內容與最終設計成果不一致;
3) 搜集調查沒有深入思考和了解首期工程方案的過程變 化,特別是在調查設計變更和設計改進的相關內容中,缺乏 對設計背景的了解把握,先入為主的進行片面的主觀判斷, 不了解施工和調試過程,導致對工程現狀了解有誤,對擴建評價不客觀,擴建方案深度不足且不具備可實施性。
3. 2 功能定位
核電擴建工程中涉及的各工藝輔助生產和附屬設施, 在核電廠整個工藝生產系統中都發揮著必不可少的功能作用,BOP 設施根據不同的工藝特征可劃分為不同的功能分區,包括放射性輔助生產區,配電裝置區,水生產及處理區, 倉庫及三修區,公用氣體區,廠前區及附屬設施區等。而不 同生產設施的功能定位,根本上是指在核電擴建工程中,需 要各生產設施通過新建、擴建等方式而實現的最終功能目 標,其中必須要明確的是服務對象和功能定位。常見的工 作誤區包括:
1) 生產設施主體功能定位不清晰,服務對象不確定,即在設計過程中,總體設計輸入條件來回搖擺,導致設計工作和評價無法開展,如在某核電擴建項目中,由于新建海水淡化設施的功能定位、工藝方案及生產規模不明確,在短期內設計輸入條件來回搖擺,直接導致設計工作的多次反復,增加了項目方案的不確定性,給設計人員和審評專家也造成了困惑;
2) 設計評價初期,沒有與建設單位及時溝通和充分交流,在方案形成的過程中,發生與建設單位的意見沖突,直接導致設計過程推進受阻或無法開展。故應在評價工作開展初期,針對評價設施的總體功能定位和輸入邊界條件,取得充分交流達成共識,形成勁往一起使的共贏合作模式;
3) 設計人員存在一定的推脫心理,認為功能定位屬于 建設運營單位工作范疇,未從項目設計、工程施工和運行管理的總體合理性角度,推薦出具有綜合競爭力的適宜方案。從而在過程中受限于建設單位的進度、政策和意見的來回 搖擺,導致具體工作中沒有明確的工作思路和開展方向,失 去了設計工作的主動權。
3. 3 工藝分析
工藝分析是利用已建設施研究的核心步驟和環節,本步驟由各生產設施的主要工藝專業設計人員開展,涉及生產設施的工藝方案、設計容量、系統設計、專業接口、設計參數、綜合布置等多項復雜性系統工程設計工作。根據不同生產設施的工藝特點和法規標準要求,工藝設計人員需重點開展工藝分析評價工作,提出具備利用已建設施的可行性工藝技術方案及總體分析評價意見。常見的工作誤區包括:
1) 工藝分析涉及內容面廣并且復雜,涵蓋工藝、防護、消防、水工、結構、通風、電力、設備等多個專業領域,在分析 評價中,主工藝專業必須發揮主觀能動性,調動各相關專業 共同協作,最終給出正確完整的專業性結論,避免發生因專 業不同而產生片面性和局限性的分析結論;
2) 分析評價中,應充分了解項目總體輸入條件和不同的廠址特征,評價方案要適應于項目的總體要求和外部條件,既做到擴建方案合理可行,又能保證經濟適宜,實施便利;
應通過綜合因素分析,總體考慮工藝方案存在的可能影響,避免孤立和片面化的看待問題,導致顧此失彼的現象。
綜合評價指的是通過以上步驟,最終由主要工藝負責人或項目決策人給出對利用已建設施分析的綜合性評價結論。在提出結論前通常需考慮的主要因素包括:
1) 因生產設施擴建對運行安全,人員安全及施工安全等安全管理等方面可能造成的影響;
2) 因擴建對生產設施用地,建筑結構,室外管網及施工方式等方面的影響;
3) 因擴建工程對周圍環境及保護區對象等可能造成的影響;
4) 因擴建工程對投資與收益方面可能造成的影響等。常見誤區包括:
1) 綜合評價考慮因素不全面,導致片面性結論的產生;
2) 沒有抓住問題的主要矛盾,避重就輕,造成評價結論不合理;
3) 忽視評價結論的可實施性和經濟性,僅僅從工藝分析的角度進行評價,導致評價結論不適宜、不具備綜合競爭力。
4結語
三代核電機組擴建工程中對于利用已建生產設施的研究,有著廣闊的應用前景,并在工作實踐中對提出安全可靠、環境適宜、方案可行、經濟合理的工程方案具有重大意義:
1) 可作為我國自主化三代核電機組標準化設計的互補,為完善我國三代核電自主化設計體系提出了進一步優化方向;
2) 可在核電前期工作中優化人力和其他資源的投入分配,做到重點突出并統籌兼顧,實現功能的 1 + 1 > 2。做到充分利用已有工程經驗,提升設計工作效率;
3) 擴建工程通過評價研究,將促進多生產設施的共 建共用,如保衛樓和生產辦公樓合建,如倉庫類設施合建 為多層綜合倉庫,如停車場為減少占地利用地下空間。利用已建生產設施可充分降低工程投資,提升工程項目 的經濟性;
4) 開展三代核電機組擴建工程的方案設計工作,應從項目總體規劃的角度出發,合理組織設計資源的投入和分配,充分體現總體協調和統籌策劃原則。針對不同核電機型的特點,尤其是各輔助生產設施的工藝特點,通過對已建設施進行評價及利用,提出科學合理地共建共用方案,既能保證核電擴建工程項目的順利開展,又能提升自然資源利用效能,控制項目投資成本,促進實現環境保護與核電工程建設的共贏發展。
(作者:中國核電工程有限公司 白凱)

