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我国三代核电机组扩建工程中利用已建设施的可行性研究

日期:2020-10-09    来源:中国核电工程有限公司  作者:白凯

国际电力网

2020
10/09
16:36
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关键词: 核电机组 核电事业 核能发电

论述了我国三代核电机组扩建工程中的建设背景、差异性分析及利用已建设施的分析评价方法。并探索提出了分析评价方法 4 个基本步骤: 现状调查→功能定位→工艺分析→综合评价。利用已建设施的研究有着广阔的应用前景,并在后续工作实践中对提出安全可靠、环境适宜、方案可行、经济合理的工程方案具有重要意义。

1 研究背景

随着我国核电事业的快速发展,我国沿海的新建核电厂址资源已基本开发完成,除少量新开发厂址外,多数沿海条件优良厂址的首期工程均已建设或即将开工。故在近两年的设计咨询服务和工程实践中出现了较多的三代核电机组扩建工程项目。而扩建工程的总体规划及厂址工艺特征与新建核电工程截然不同,其工作特点和重点也不同。

2 差异性分析

在核电工程扩建工程进行利用已建设施的分析评价的过程中,每个项目都存在着一定的差异性。如在某核电厂二期工程中,原项目规划首期建设的是三代 AP1000 机型核电机组,而随着项目的推进和发展需要,实际建设的是引进型三代 VVER 机型核电机组,并且首期工程仅开展了前期准备工作,首期工程规划机组并未运行,故不存在影响已有机组安全运行的问题,但需充分考虑利用前期准备工程中已建成的各项生产辅助设施,以便节约本期工程投资成本。再如某核电基地的二期扩建工程中,原厂址规划建设的 4 台二代加 M310 型核电机组,但考虑福岛事故后技术改进及国内自主核电研发技术的发展,需将本核电基地二期工程技术路线调整为具备我国自主研发的三代华龙一号机型核电机组,并根据项目总体规划要求,增加建设 1 台我国自主研发 ACP100 多用途模块式小型堆核电机组。由于核电机型变化和建设需求的增长与原有规划均不匹配,在此项目中不仅要考虑利用已建设施,还需评估是否对首期机组的安全运行存在影响,考虑增加生产辅助设施的生产能力和服务水平。故不同的核电机型和建设规模,也决定着扩建工程的特点不同。除此以外还体现在以下方面:

1) 新建工程中厂址条件多为自然本底,为厂址原始地貌,原有村落人口分布,自然岸线等,属于静态化的条件; 而扩建工程中,则由于首期工程的建设对厂址自然现状带来了较多的人工改造和干预,需要重点关注厂址建设现状与建设初期相比的变化,以及近年来的环境和海洋管控的新要求和新变化,属于动态化和发展型条件。

新建工程重点关注和审查的是厂址本底,如厂址自身天然的地形,地震,地基,人口,气象,外部事件,水文,应急,交通等可能对核电建设产生颠覆性影响的工作。而扩建工程重点关注的是差异变化,对差异项和新提出问题的审核。

1) 扩建工程开展各项方案设计需严格基于已有工程的建设现状考虑,并结合新有技术路线的不同特点,根据扩建 工程的功能定位,制定工程可行,投资合理,安全环保的技 术方案。如何在合规合理的前提下,提出使建设单位满意, 既能充分利用优势条件、弥补缺陷劣势,又能经济化地实现 新功能,是对设计者和审评者提出的更高要求。

2 利用已建设施的分析评价方法

笔者根据在核电扩建核电工程中开展利用已建设施的 分析评价的工作经验,提出分析评价利用已建设施的 4 个基本步骤: 现状调查→功能定位→工艺分析→综合评价。各步骤工作要点如下。

3. 1 现状调查

现状调查是核电扩建工程的第一步骤,也是评价工作的重要基础,后续所有的分析研究都是建立在首次调查的基础上,如果基础资料的准确性和完整性缺失或不足,将会直接导致后续评价的不可实施或导致评价工作的无法开展及深度不足等问题,如果调查资料直接出现错误数据或误判,将会直接导致颠覆性结论的产生,诱发设计质量甚至工程事故。现状调查的主要方法有: 搜集已有初步设计、施工图设计和竣工图设计图纸文件; 与建设单位设计管理和工程运行人员沟通调查; 进行专题研究或搜集相关专题成果资料; 必要时应在核电现场进行实地调研。现状调查中应重点关注与设计文件不一致或根据实际需要发生的变化或已进行过设计改进内容,并了解变化发生的主要原因,过程及最终结果,切实做好调查工作,确保设计人员用于评价的资料的准确性和完整性。现状调查中常见的误区包括:

1) 设计资料张冠李戴,设计输入资料因为调查某个环节的偏差,导致搜集的资料与现状不匹配; 2) 搜集内容不完整, 更新不及时。由于归档不规范或设计人员变化等原因,导 致原有设计资料缺失或搜集内容与最终设计成果不一致;

3) 搜集调查没有深入思考和了解首期工程方案的过程变 化,特别是在调查设计变更和设计改进的相关内容中,缺乏 对设计背景的了解把握,先入为主的进行片面的主观判断, 不了解施工和调试过程,导致对工程现状了解有误,对扩建评价不客观,扩建方案深度不足且不具备可实施性。

3. 2 功能定位

核电扩建工程中涉及的各工艺辅助生产和附属设施, 在核电厂整个工艺生产系统中都发挥着必不可少的功能作用,BOP 设施根据不同的工艺特征可划分为不同的功能分区,包括放射性辅助生产区,配电装置区,水生产及处理区, 仓库及三修区,公用气体区,厂前区及附属设施区等。而不 同生产设施的功能定位,根本上是指在核电扩建工程中,需 要各生产设施通过新建、扩建等方式而实现的最终功能目 标,其中必须要明确的是服务对象和功能定位。常见的工 作误区包括:

1) 生产设施主体功能定位不清晰,服务对象不确定,即在设计过程中,总体设计输入条件来回摇摆,导致设计工作和评价无法开展,如在某核电扩建项目中,由于新建海水淡化设施的功能定位、工艺方案及生产规模不明确,在短期内设计输入条件来回摇摆,直接导致设计工作的多次反复,增加了项目方案的不确定性,给设计人员和审评专家也造成了困惑;

2) 设计评价初期,没有与建设单位及时沟通和充分交流,在方案形成的过程中,发生与建设单位的意见冲突,直接导致设计过程推进受阻或无法开展。故应在评价工作开展初期,针对评价设施的总体功能定位和输入边界条件,取得充分交流达成共识,形成劲往一起使的共赢合作模式;

3) 设计人员存在一定的推脱心理,认为功能定位属于 建设运营单位工作范畴,未从项目设计、工程施工和运行管理的总体合理性角度,推荐出具有综合竞争力的适宜方案。从而在过程中受限于建设单位的进度、政策和意见的来回 摇摆,导致具体工作中没有明确的工作思路和开展方向,失 去了设计工作的主动权。

3. 3 工艺分析

工艺分析是利用已建设施研究的核心步骤和环节,本步骤由各生产设施的主要工艺专业设计人员开展,涉及生产设施的工艺方案、设计容量、系统设计、专业接口、设计参数、综合布置等多项复杂性系统工程设计工作。根据不同生产设施的工艺特点和法规标准要求,工艺设计人员需重点开展工艺分析评价工作,提出具备利用已建设施的可行性工艺技术方案及总体分析评价意见。常见的工作误区包括:

1) 工艺分析涉及内容面广并且复杂,涵盖工艺、防护、消防、水工、结构、通风、电力、设备等多个专业领域,在分析 评价中,主工艺专业必须发挥主观能动性,调动各相关专业 共同协作,最终给出正确完整的专业性结论,避免发生因专 业不同而产生片面性和局限性的分析结论;

2) 分析评价中,应充分了解项目总体输入条件和不同的厂址特征,评价方案要适应于项目的总体要求和外部条件,既做到扩建方案合理可行,又能保证经济适宜,实施便利;

应通过综合因素分析,总体考虑工艺方案存在的可能影响,避免孤立和片面化的看待问题,导致顾此失彼的现象。

综合评价指的是通过以上步骤,最终由主要工艺负责人或项目决策人给出对利用已建设施分析的综合性评价结论。在提出结论前通常需考虑的主要因素包括:

1) 因生产设施扩建对运行安全,人员安全及施工安全等安全管理等方面可能造成的影响;

2) 因扩建对生产设施用地,建筑结构,室外管网及施工方式等方面的影响;

3) 因扩建工程对周围环境及保护区对象等可能造成的影响;

4) 因扩建工程对投资与收益方面可能造成的影响等。常见误区包括:

1) 综合评价考虑因素不全面,导致片面性结论的产生;

2) 没有抓住问题的主要矛盾,避重就轻,造成评价结论不合理;

3) 忽视评价结论的可实施性和经济性,仅仅从工艺分析的角度进行评价,导致评价结论不适宜、不具备综合竞争力。

4结语

三代核电机组扩建工程中对于利用已建生产设施的研究,有着广阔的应用前景,并在工作实践中对提出安全可靠、环境适宜、方案可行、经济合理的工程方案具有重大意义:

1) 可作为我国自主化三代核电机组标准化设计的互补,为完善我国三代核电自主化设计体系提出了进一步优化方向;

2) 可在核电前期工作中优化人力和其他资源的投入分配,做到重点突出并统筹兼顾,实现功能的 1 + 1 > 2。做到充分利用已有工程经验,提升设计工作效率;

3) 扩建工程通过评价研究,将促进多生产设施的共 建共用,如保卫楼和生产办公楼合建,如仓库类设施合建 为多层综合仓库,如停车场为减少占地利用地下空间。利用已建生产设施可充分降低工程投资,提升工程项目 的经济性;

4) 开展三代核电机组扩建工程的方案设计工作,应从项目总体规划的角度出发,合理组织设计资源的投入和分配,充分体现总体协调和统筹策划原则。针对不同核电机型的特点,尤其是各辅助生产设施的工艺特点,通过对已建设施进行评价及利用,提出科学合理地共建共用方案,既能保证核电扩建工程项目的顺利开展,又能提升自然资源利用效能,控制项目投资成本,促进实现环境保护与核电工程建设的共赢发展。


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