美國核監(jiān)管委員會(NRC)反應(yīng)堆安全保障咨詢委員會(ACRS)對NRC的安全研究計劃進行了三年一度的審查與評估。審查涵蓋了NRC核監(jiān)管研究辦公室的11個研究項目，重點審查其研究計劃是否能滿足當前和未來NRC的監(jiān)管需求，并評估研究計劃對NRC完成其使命的作用與影響。

總體觀察與建議

反應(yīng)堆安全保障咨詢委員會認為NRC的安全研究計劃專業(yè)覆蓋面均衡，在深度和廣度上能夠繼續(xù)滿足NRC監(jiān)管決策的預(yù)期需求，以應(yīng)對未來三至五年的主要監(jiān)管挑戰(zhàn)：具體包括許可證二次更新、高燃耗高富集度燃料的使用以及先進非輕水堆的許可申請等，并使NRC員工保持核心技術(shù)能力，為新興技術(shù)的許可審查做好技術(shù)儲備，有力支撐NRC向更高效的風險指引型監(jiān)管者轉(zhuǎn)型。

在聚焦與溝通方面， NRC核反應(yīng)堆監(jiān)管辦公室與核監(jiān)管研究辦公室溝通協(xié)作順暢，且核監(jiān)管研究辦公室能精準對接前者的需求，推動研究聚焦監(jiān)管使命，為NRC監(jiān)管決策及安全審評提供具可操作性且具有顯著影響的成果。

在業(yè)界協(xié)作方面， 研究人員深度參與美國電力研究院、美國機械工程師學會及電氣電子工程師學會等機構(gòu)的同類研究活動，既有助于科研團隊把握行業(yè)動態(tài)，也讓業(yè)界了解未來許可申請的監(jiān)管需求;同時避免重復(fù)性研究，從監(jiān)管角度開展必要的驗證性研究。

在專業(yè)發(fā)展方面， 研究計劃中的各個研究項目協(xié)助NRC員工深入了解行業(yè)前瞻技術(shù)(如人工智能/機器學習應(yīng)用于監(jiān)督、數(shù)字孿生、先進制造及新堆型技術(shù)等)，既能積累實用經(jīng)驗和專業(yè)知識，又能支持長期職業(yè)發(fā)展以及NRC的知識管理。例如，三級概率風險分析(PRA)及非堆風險應(yīng)用研究等項目，為NRC向風險指引型監(jiān)管轉(zhuǎn)型及在動力堆以外領(lǐng)域運用風險決策提供了獨特見解與海量風險數(shù)據(jù)。

在成果轉(zhuǎn)化方面， 核監(jiān)管研究辦公室的研究計劃已對NRC的監(jiān)管決策產(chǎn)生實質(zhì)影響，并在以下技術(shù)領(lǐng)域減少了不確定性：

• 通過MELCOR嚴重事故計算為源項提供技術(shù)基礎(chǔ)，支持監(jiān)管導則1.183的修訂;

• 運用核監(jiān)管研究辦公室開發(fā)的非輕水堆系統(tǒng)分析工具開展初步計算，為Kairos Hermes等先進堆提供監(jiān)管決策支持;

• 在核行業(yè)計劃使用高燃耗高富集度燃料且NRC推進相關(guān)法規(guī)制定之際，及時整合燃料破損數(shù)據(jù)庫，強調(diào)潛在安全問題;

• 通過人因研究明確《聯(lián)邦法規(guī)》第53部分對操縱人員培訓的要求;

• 厘清高能電弧故障相關(guān)安全隱患，推動降低此類風險的維護與設(shè)計改進。

此外，核監(jiān)管研究辦公室還對當前研發(fā)活動提出未來行動建議 ：

• 數(shù)字孿生、人工智能與先進制造屬新興課題，受人員與預(yù)算所限，建議加強與這些領(lǐng)域優(yōu)勢機構(gòu)的合作，以積累足夠技術(shù)知識與專業(yè)能力，確保監(jiān)管決策的科學性;

• 應(yīng)充分利用三級概率風險分析的研究成果支持風險指引型決策;

• 進一步加強非輕水堆軟件程序的開發(fā)，包括支持驗證分析的校核驗證等。NRC應(yīng)持續(xù)投入資源并與美國能源部協(xié)同，從而實現(xiàn)當前的許可審批進度表;

• 隨著高富集度燃料相關(guān)法規(guī)制定工作的推進，需同步更新輕水堆源項數(shù)據(jù)，評估高燃耗燃料破損對許可方案的影響;

• 核監(jiān)管研究辦公室的“未來聚焦研究計劃”將是NRC應(yīng)對未來核能系統(tǒng)技術(shù)動態(tài)變化并有效履行其監(jiān)管使命的重要途徑。

11個研究項目的具體審查和評估結(jié)論

1. 源項相關(guān)活動

結(jié)論： 源項研究對NRC履行使命至關(guān)重要，研究聚焦核設(shè)施源項(裂變產(chǎn)物釋放量)的核心作用，重點涵蓋：一是高燃耗輕水堆燃料源項研究，通過MELCOR模擬證實堆芯燃耗加深不影響安全殼內(nèi)源項，但需關(guān)注低壓事故場景導致的放射性釋放風險;二是針對先進反應(yīng)堆開展事故進程與機理源項評估，明確關(guān)鍵物理化學現(xiàn)象及數(shù)據(jù)缺口;三是通過網(wǎng)頁平臺整合研究成果，為申請人提供系統(tǒng)指導。

建議： 建立可靠的源項需綜合考量放射性和化學危害物質(zhì)、實驗數(shù)據(jù)支撐及氣溶膠傳輸建模，建議采用功能包容性方法分析裂變產(chǎn)物遷移;建議優(yōu)化網(wǎng)頁指南，明確源項的“可接受屬性”，促進非輕水堆技術(shù)的高效審批。

2. 數(shù)字孿生

結(jié)論： 利用“未來聚焦研究項目”開展數(shù)字孿生研究有助于應(yīng)對未來監(jiān)管審批需求，當前研究范圍適當，能有效識別技術(shù)挑戰(zhàn)并支撐未來標準和導則的制定。

建議： 重點關(guān)注網(wǎng)絡(luò)安全、模型精度驗證及離線/在線應(yīng)用場景評估，加強與在該領(lǐng)域擁有更多專業(yè)知識和資源的機構(gòu)合作，持續(xù)跟進技術(shù)進展，并建議優(yōu)先開發(fā)標準化解決方案與用戶友好界面。

3.材料采集

結(jié)論： 材料采集研究雖成本高昂且缺乏系統(tǒng)性，但對驗證材料實際性能具有重要價值。主要問題包括：采集材料的相關(guān)文檔缺失，導致數(shù)據(jù)溯源困難;應(yīng)關(guān)注電纜接頭的老化管理;應(yīng)通過研究優(yōu)化老化預(yù)測模型。

建議： 加強材料檔案的全生命周期管理，并將研究成果用于改進行業(yè)數(shù)據(jù)庫和監(jiān)管評估。

4.三級概率風險評估

結(jié)論： 該研究項目是NRC迄今最全面的風險研究，涵蓋內(nèi)部事件與外部災(zāi)害。研究揭示了技術(shù)局限性、FLEX策略范圍不足及關(guān)鍵不確定性等問題。

建議： 應(yīng)優(yōu)先確保概率風險評估文件及時發(fā)布，其成果將為采用“現(xiàn)代化許可”框架的先進反應(yīng)堆審批提供重要技術(shù)支持，特別是在場址綜合風險、不確定性處理及模型限制方面，有助于強化未來反應(yīng)堆設(shè)計的安全審查，并可用于測試風險指引型框架。

5.非輕水堆風險評估與人因

結(jié)論： 該研究項目設(shè)置合理，重點關(guān)注火災(zāi)風險、風險指引型決策方法及可擴展的人因工程三大領(lǐng)域，能有效應(yīng)對與非輕水堆相關(guān)的風險評估及風險指引決策制定帶來的挑戰(zhàn)。研究已設(shè)定了明確的里程碑節(jié)點，研究成果將直接影響許可審批。

建議： 繼續(xù)按既定里程碑推進，加快完善非輕水堆概率風險評價標準體系，制定被動系統(tǒng)可靠性評估方法，并推動建立適用于先進反應(yīng)堆的風險指標。同時應(yīng)持續(xù)利用國際實驗設(shè)施驗證人機交互新技術(shù)，確保風險指引決策兼顧有限運行數(shù)據(jù)與工程判斷，為未來審批提供有效支撐。

6.人工智能(AI)

結(jié)論： NRC通過成立AI工作組、舉辦公開研討會及開展探索性項目，有效跟蹤AI技術(shù)發(fā)展。當前工作雖有助于把握AI核能應(yīng)用潛力，但需制定更系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展路線圖。

建議： 加快編制AI在核安全領(lǐng)域應(yīng)用的技術(shù)導則，明確算法驗證與人機協(xié)作標準，并重點關(guān)注AI倫理與網(wǎng)絡(luò)安全風險;繼續(xù)與美國國家標準與技術(shù)研究院等機構(gòu)合作，將AI風險管理框架融入監(jiān)管體系，為未來核設(shè)施智能化審批奠定基礎(chǔ)。

7.燃料碎片化、遷移和擴散(FFRD)

結(jié)論： 研究指出燃耗高于55GWd/MTU且包殼應(yīng)變大于3%時，在失水事故中(LOCA)存在碎片化、遷移和擴散風險。當前實驗數(shù)據(jù)存在顯著不確定性，主要因為測試條件與輕水堆實際工況存在差異。

建議： 應(yīng)采用風險指引型方法，結(jié)合事件發(fā)生概率與FFRD后果建模評估，并通過燃料管理策略限制堆芯高燃耗燃料位置。建議改變現(xiàn)有事故分析范式，在提高富集度法規(guī)制定中充分考慮FFRD影響，采用最佳估算方法替代傳統(tǒng)保守分析。

8.先進制造技術(shù)

結(jié)論： NRC對先進制造技術(shù)的準備工作充分，通過技術(shù)準備與監(jiān)管準備雙軌研究策略，聚焦激光粉末床融合等五種關(guān)鍵工藝。研究已完成技術(shù)差距分析并著手制定監(jiān)管導則，包括無損檢測與質(zhì)量保證要求。

建議： 繼續(xù)開發(fā)監(jiān)管導則內(nèi)容，確保NRC具備相關(guān)能力，為即將提交的許可申請?zhí)峁徟С帧?/p>

9.無損檢驗和在役檢查中的人工智能與機器學習

結(jié)論： 自動化數(shù)據(jù)分析與機器學習可提升無損檢驗缺陷識別率，但完全取代人工不可行。研究證實機器學習能實現(xiàn)數(shù)據(jù)分類，但其效果取決于訓練數(shù)據(jù)的代表性。

建議： 采用“人機協(xié)同”模式，將自動化數(shù)據(jù)分析作為輔助工具;建立嚴格的算法驗證標準，防范行業(yè)共因故障風險，并明確該技術(shù)對新型缺陷的識別能力有限，需依靠人工持續(xù)監(jiān)督。

10.非輕水堆計算機代碼開發(fā)與驗證

結(jié)論： 核監(jiān)管研究辦公室在非輕水堆代碼和模型開發(fā)方面取得顯著進展，BlueCRAB等工具已具備評估主要設(shè)計的能力，為近期反應(yīng)堆設(shè)計審查奠定基礎(chǔ)。

建議： 繼續(xù)填補代碼驗證和確認數(shù)據(jù)集的不完整性;優(yōu)先建立規(guī)范化知識管理體系，確保代碼可持續(xù)利用，加強數(shù)據(jù)保存與國際合作填補關(guān)鍵數(shù)據(jù)空白，并推動代碼與現(xiàn)代評估模型融合，以支持基于不確定性的風險指引型決策。

11.高能電弧故障

結(jié)論： 高能電弧故障風險，特別是含鋁組件開關(guān)柜的風險高于既往認知;研究改進了火災(zāi)風險建模技術(shù)，并形成了能有效降低故障發(fā)生率的維護實踐建議;確認配電系統(tǒng)設(shè)計是主要風險因素。

建議： 將此類電氣設(shè)計見解納入先進反應(yīng)堆審查導則，并推廣此類風險指引型問題解決方法在其他監(jiān)管場景的應(yīng)用。