近年來，美國核監(jiān)管委員會(NRC)屢次對核電廠應急柴油發(fā)電機(EDG)性能問題開展調(diào)查。其中多數(shù)案例通過問題整改使核電廠從輕微偏高的“白色”狀態(tài)恢復至“綠色”狀態(tài)。雖然這些性能問題的解決方案均已獲NRC認可，但事件本身凸顯出：在核能領域全面貫徹積極的安全文化、并將其延伸至常規(guī)電廠輔助系統(tǒng)的重要性。

若干核電廠情況

Calvert Cliffs核電廠2023年4月24日通報一起事件：一臺EDG在例行測試期間因發(fā)動機內(nèi)存在異物，發(fā)生氣缸故障并跳閘。星座能源公司開展了根本原因分析，發(fā)現(xiàn)該異物可能是在2020年8月22日1A號EDG維修期間進入設備內(nèi)部，且一直留存至故障發(fā)生時。通報指出，系統(tǒng)中原本存在較大體積的異物，這些異物必須分解到足以進入噴油器的尺寸，才會引發(fā)性能問題。由于2020年8月之后，1A號EDG柴油燃油系統(tǒng)未進行任何排除異物的維修工作，因此并未發(fā)現(xiàn)該異物。

2023年10月，NRC指出Calvert Cliffs核電廠自1A號EDG投運以來，未能充分制定和實施維修說明及操作規(guī)范，而這些內(nèi)容本應合理保障該設備的可靠性、可用性和運行。NRC表示：“與1A號EDG及相關潤滑油系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)相關的說明、指導文件和部件更換周期，本可在一定程度上確保采取適當?shù)念A防性維護措施。”未能按照電廠和供應商的指導要求執(zhí)行這些維護工作，導致或加劇了發(fā)動機燃油工況失衡，最終引發(fā)設備故障。

該公司與NRC共同開展的根本原因分析最終確定了兩項根本原因：

1. 在2020年8月1A號EDG系統(tǒng)停機維修窗口期之前，電廠管理層未能持續(xù)引導員工嚴格遵守異物控制程序要求，也未強化員工實現(xiàn)持續(xù)無事故運行所需的行為規(guī)范。

2. 2020年8月1A號EDG系統(tǒng)停機維修窗口期期間，未執(zhí)行和落實維修工作中異物控制程序的相關規(guī)范要求。

究其原因為：在2020年8月1A號EDG系統(tǒng)停機維護窗口期之前，電廠未有效利用性能改進工具完善異物控制程序。

NRC最終在2024年4月得出結論：

1. 工程技術人員未能成功為包括1A號EDG在內(nèi)的法國阿爾薩斯機械制造公司(SACM)柴油發(fā)電機制定噴油器的預防性維修策略。

2. 系統(tǒng)工程師和工程經(jīng)理在為SACM柴油發(fā)電機制定預防性維修策略時，未充分踐行技術人員應有的履職行為規(guī)范和技術責任。

Catawba核電廠

2025年4月24日，NRC明確了Catawba核電廠未能落實柴油發(fā)電機廠房通風系統(tǒng)功能維修措施的根本原因。通報指出，許可證者未意識到《更新后最終安全分析報告》(UFSAR)中未描述該系統(tǒng)的備用運行方式，且未采取充分措施確保將UFSAR規(guī)定的測試內(nèi)容納入監(jiān)督測試程序。

Davis-Besse核電廠

2022年1月，NRC確認了Davis-Besse核電廠2號EDG無法使用和運行的根本原因分析結果。該問題源于：當依賴轉(zhuǎn)速開關保障電廠安全時，電廠未選擇適用于安全相關EDG運行的轉(zhuǎn)速開關。NRC指出，這并非EDG本身的問題，而是由于未能充分整合、內(nèi)化和鞏固與直流配電系統(tǒng)獨特設計缺陷相關的運行經(jīng)驗及廠內(nèi)經(jīng)驗。

Joseph M Farley核電廠

2024年1月24日，NRC明確了Joseph M Farley核電廠一項性能問題的根本原因。該問題涉及在B號EDG維修作業(yè)期間，作業(yè)指導書中未提供充分的定性或定量驗收標準。

潤滑油止回閥閥蓋重新裝配的作業(yè)指導書中，定性和定量驗收標準均不充分，導致2023年10月11日該閥蓋受損，最終造成每分鐘2.3加侖的潤滑油泄漏。

電廠工作人員的評估確定了兩項根本原因。其一，EDG循環(huán)潤滑油泵排出管道的固定裝置不足以防止聯(lián)軸器分離。其二，由于故障排查流程存在“缺陷和執(zhí)行薄弱環(huán)節(jié)”，2022年11月未能識別并糾正循環(huán)潤滑油系統(tǒng)的故障模式。

在制定“EDG潤滑油總管供油止回閥泄漏修復”工作單的過程中，維修管理層未強制要求遵守公司的“管理模式”流程。這導致工作人員未意識到墊片安裝相關的風險及潛在后果，且工作單指導說明缺乏成功安裝墊片所需的足夠細節(jié)。此外，工程工作尚未完成時，該工作單便被設為“就緒”狀態(tài)。工程管理層未強調(diào)技術嚴謹性，也未強制要求遵守“管理模式”流程。因此，未將添加墊片識別為配置變更，未認識到修復策略相關的風險及潛在后果，未評估適用的設計考量及影響，且未明確規(guī)定扭矩值。

North Anna核電廠2號機組

2025年1月24日，NRC確認North Anna 2號機組未能制定符合實際情況的異物控制書面指導文件，其根本原因是2008年遺留的設計變更流程缺乏足夠嚴謹性。該流程未將異物問題納入設計考量，導致所選裝的EDG繼電器設計易受異物侵入影響。持證者已修訂《設計屬性審查清單》，針對當前繼電器設計的異物控制敏感性制定并實施了特殊改裝考量及控制措施，并修訂了繼電器接收與倉儲環(huán)節(jié)的包裝處理及開啟指導說明。

VC Summer核電廠

2024年5月1日，NRC就VC Summer核電廠未能識別并糾正影響A號EDG燃油系統(tǒng)管道的故障機制，闡述了相關根本原因。其一，《糾正措施程序》(SAP-0999)第13版及后續(xù)修訂版未能推動對EDG燃油管道裂紋的有效評估與解決。其二，燃油管道設計在維修調(diào)整方面存在不足，給重新校準管道以修復泄漏接口帶來了挑戰(zhàn)。

此前在2023年5月，NRC已評估了該廠未能識別并糾正B號EDG振蕩問題的根本原因。評估發(fā)現(xiàn)，該機構未充分驗證EDG監(jiān)督測試程序中觀察到的意外振蕩現(xiàn)象，反而將其歸因于冬季天氣導致的電網(wǎng)波動并合理化。NRC在對運營方的前期分析提出質(zhì)疑，稱運營方認為“在要求的事件等時模式下，B號EDG可能在某個時刻性能下降并完全失效……但提交的書面回復并未改變這一觀點”。

NRC表示，運營方所采用的標準并不適用于一般穩(wěn)態(tài)運行場景。NRC不同意以下分析結論：在監(jiān)督性測試期間觀察到應急柴油發(fā)電機與電網(wǎng)同步運行時的開路工況適用于所有運行模式，且該工況在運行過程中不會進一步惡化，并暗示所觀測到的大幅EDG擾動屬于輕微波動，在持續(xù)運行期間處于EDG自我恢復能力范圍內(nèi)。相反，NRC指出，監(jiān)督運行所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)集存在局限性。工程報告未涉及故障的隨機性，未建立兩種不同運行模式之間的關聯(lián)，也未討論發(fā)動機預期振動的潛在差異。報告顯示開路情況呈上升趨勢，NRC稱“連接點的磨損很可能導致永久性開路，進而造成電子調(diào)速系統(tǒng)完全失效”。

過往相關問題

EDG相關性能問題并非NRC記錄中的新情況。例如，在2018至2019年間，就已記錄了兩起相關事件。

2019年6月27日，NRC指出，2018年Peach Bottom核電廠一臺EDG發(fā)生故障的根本原因是：工作人員未能制定相關措施，確保及時識別并糾正與掃氣止回閥相關的質(zhì)量不利條件。由于該EDG不可用時間超出技術規(guī)范允許范圍，Peach Bottom核電廠2號和3號機組違反了《技術規(guī)范》中“電力系統(tǒng)——交流電源——運行”相關要求。

2018年針對Perry核電廠的一項調(diào)查結果顯示，該廠未能評估穩(wěn)壓二極管故障對EDG控制電路的影響。在控制電路中引入新型二極管，最終導致EDG控制電路失效，使EDG無法運行。

同樣在2018年，NRC針對Catawba核電廠所有EDG的設計缺陷制定了糾正措施。NRC要求Catawba核電廠在對穩(wěn)壓器進行詳細仿真的基礎上，修改所有EDG的穩(wěn)壓器以解決設計缺陷，防止二極管損壞。同時，NRC要求以18個月為最長間隔，通過更換二極管和硅控整流器的方式開展預防性維護，并要求該廠修訂其《運行經(jīng)驗程序》——通過汲取經(jīng)驗、認可未來工程變更、審查歷史性能趨勢，確保識別出預防性維護策略所需的變更。

對未來行業(yè)的啟示

此次圍繞柴油發(fā)電機問題的簡要梳理，并未反映出行業(yè)層面的系統(tǒng)性問題。相反，它展現(xiàn)了多種技術因素和人為行為可能對這類設備系統(tǒng)產(chǎn)生影響——該系統(tǒng)雖為人所熟知，卻是維持“縱深防御”安全理念的關鍵。

這一點也應給快速發(fā)展的新一代小型模塊化反應堆(SMR)的開發(fā)與推廣，乃至致力于核聚變技術商業(yè)化的相關行業(yè)敲響警鐘。與早期核技術相比，大多數(shù)開發(fā)商在這些新設計中更多采用“現(xiàn)成組件”模式。這種技術路線依托工廠預制，應該會降低建造成本，且能快速吸納其他領域同類技術的運行經(jīng)驗。部分SMR開發(fā)商甚至力求實現(xiàn)“全生命周期一站式”設計：設備在使用壽命初期整體運抵現(xiàn)場，末期整體回收至專業(yè)場地進行廢物處理，在運行期間實現(xiàn)盡可能多的“無人干預”操作。

但正如EDG的相關經(jīng)驗所示，這些常見組件仍是核電機組的核心組成部分，更是機組安全與運行體系的關鍵環(huán)節(jié)。“現(xiàn)成組件”絕不意味著“安裝了事，不再過問”。