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建设自主标准体系 支撑核电“走出去”

发布时间:2016-6-12 09:40 原作者:顾申杰   来自: 中国能源报

核电标准体系概述

核电标准体系与核电标准。核电技术标准化首先是产品及其形成过程标准化,即达成产品技术的成熟稳定;其次是实现上述目标的约束性文件体系构建,即标准体系;同时也是实现上述目标的保障体系建设,即质保体系、标准体系维护机制。广义而言,核电标准体系是由国家立法机构、行政机构和标准化组织等机构制定和颁布,用于指导并规范核电项目的选址、设计、建造、运行和退役等活动的,一系列与核电有关的法律性、行政规约性和技术规范性文件所构成的有机集合。本文所指则取其狭义,即核电专业标准体系。而核电标准则是指由国家标准化机构、核电行业或相关行业标准化机构制定和发布的核电技术规范性文件,包括核电“专业标准” 及相关的或支持性的“工业标准”。作为核电专业标准的有机集合,核电标准体系体现了一个国家核电产业的技术能力和水平,在整个产业体系中处于顶层位置。其功能包括:指导和规范核电建设营运活动,引导产业技术创新和发展,建立技术壁垒以促成国际竞争优势。对于核电“走出去”而言,核电标准体系本身的成熟性、权威性或国际认同度,以及自主化水平,起到了获得产品认同的“通行证”作用,意义重大。

认识误区纠正。在此,有必要纠正行业较普遍存在的认识误区。首先,标准体系不等同于标准清单,亦非简单的标准集合或堆栈。作为一个有机的标准集合,标准体系在结构上,由诸多单体标准(或标准单元),以一定的关联逻辑或按特定的结构,集合而成一个有机的统一整体;在内容上,以指导和规范核电建设营运活动为目标,通过合理布局而达成完整性、配套性和协调性(外部协调、内部自洽);在机制上,基于科学合理的规则或制度设计,具有可持续发展和自我完善的能力,能够维护体系的完整配套和适用性、可用性、正确性、权威性。核电标准体系应具有对现实存在(包括历史存在)和潜在发展的核电技术及其多样性的完整覆盖和包容能力。本质上,核电标准体系建设就是建立并维护上述体系属性的持续改进过程。其次,不同的标准体系没有可比性,脱离了具体应用环境,拿不同国家的标准体系来互相对比、取其长短、一较高下是无意义的。不同国家的标准体系体现着其各自工业特点,并以系统整体的方式来扬长避短,因而一味追求个体标准的高指标高要求并非最佳甚至得不偿失,只有适合自己国情或工业环境特点,并且达成合理平衡的标准体系才是最好的,自己的标准体系一定要体现自己的工业特点与需求。因此,标准的先进与否、安全要求的高低与否,必须是基于体系而言的。

国际行业背景

20世纪60年代初,美国开发了用于轻水堆核电站的核电标准,成为核电标准体系的开山鼻祖;70年代初,加拿大和比利时采用美国标准作为其核电建造标准;同时期,日本在美国核电标准基础上开发了其核电标准;70年代末,英、法、德亦在美国核电标准基础上开发了各自的核电标准;90年代中期至本世纪初,韩国建设其核电标准体系,并采用美国标准作为核电标准。因此,当今全球核电行业可以分为两大阵营,即技术原创国和技术引进国。美国是轻水堆核电厂发展最早、技术最成熟的国家,其法规标准数量最多且较为系统完整,同样前苏联也独树一帜地建立了支撑其核工业体系的标准群。法、德、日、英等国的轻水堆核电技术均源自美国,作为技术引进国,其核电标准体系在兼顾国情的基础上,大部分参照了美国标准。韩国作为后起之秀,则在法国体系结构框架中嵌入美国标准,形成其核电标准体系。为典型起见,在此简单地介绍一下美国、法国、韩国的情况。

美国社会的多元性、开放性、自由化和市场化,使各行业协会或学会等民间专业机构成为核电标准制定和发布的主体,标准数量繁多,形成了独特的标准分散性特征。这些散布在各行业协会或学会的核电相关标准,构成了美国核电标准体系的主要执行载体。美国核管理委员会(NRC)基于联邦法规,通过10CFR50.55a和核管理导则(R.G.)明确了核安全相关标准的使用要求和约束条件。NRC通过R.G.的穿针引线和上下贯通的作用,汲取了行业标准化成果并进行有序的编织集合,从而有效地构建了美国核安全标准体系。由于美国核电产品多样性极其丰富,其核电标准重在方法论,因此在全球范围具有极强的通用性和技术创新引导性。当前,美国各标准化机构(ASMEIEEE)都在采取措施推广标准,促使其进一步国际化(如强化工程人员培训、设立国外办事处、成立镜像委员会等),并在世界范围吸取应用反馈。

法国核电标准体系是核电发展和出口需求强力推动下的产物,其核心立意是集中顶尖专业资源,制定融入法国工业特点,直接贯通顶层原则和底层实操的核电标准体系。其最初目的是,迅速摆脱合格专业资源不足对核电标准化、系列化、规模化发展的掣肘,并进而摆脱受制于技术源头的局面。1959年法国与美国西屋公司签订了西屋压水堆技术应用许可证购买合同和技术支持合同,与比利时共同建设舒兹A压水堆核电厂。1969年决定采用西屋转让技术建设商用压水堆,并放弃气冷堆技术。1970年法国决定建造压水堆Fessenheim 1#2#机组,1974年确立建设34900MWe(CP1CP2)标准压水堆核电厂的‘合同计划’,1975年又确立了建设201300MWe(P4P4)标准压水堆核电厂的计划。1976Fessenheim 1#2#机组即将建成之际,开始建造第一座基于技术引进消化吸收的出口核电——南非Koeberg核电厂。1976年法国电力公司(EDF)FRAMATOME在法国工业部长和法国原子能委员会的支持下做出编制法国标准核电系列标准的决定,1977EDFFRAMATOME成立了联合工作组,开始编写RCC-MRCC-E,并分别于1977年和1979年完成了第一稿和第二稿。1980年成立法国核岛设备设计建造规则委员会(AFCEN),成员是EDFFRAMATOMENOVATOME,后长期由EDFFRAMATOME(后为AREVA)封闭地开展工作,法国核安全当局也参与一定的活动。1981年出版了RCC-M第一版,并开始为韩国建造Ulchin核电厂1#2#机组。同年FRAMATOME主动提前终止了与西屋技转合同,并以新的平等合作合同取代,以获得更大的自主权。1982确立了21450MWe (N4)核电厂计划,1987年开始为中国建造大亚湾核电厂,1991法国与德国合作开始了欧洲压水堆(EPR)的研发工作。

法国核电标准体系建设过程,可以说是一个思路与方向转化的三步走过程。其起步是参照美国核电法规、导则和核电厂核岛系统和设备设计制造规范和标准,结合本国有关各方(核安全机构、营运者、建造者、供应商和分包商)在核电建设中使用的具体技术条例,形成一套完整的规范体系;然后,在初期试行的核电标准体系基础上不断地吸收核电厂设计、建造、运行和退役全过程的反馈经验、法国和欧洲法律法规以及材料建造和检测方面的实践经验,逐步摆脱美国的核电技术,实现法国核电技术及标准规范的本国化和自主化;再后,由于逐步认识到核工业面临的是一个统一的全球市场,法国不断改进其设计与建设规范以适用于全球范围的市场,在引用标准时更多的选用国际标准、欧洲标准替代国内标准。

总之,法国在文化历史、社会形态、核能发展战略等方面均与美国存在较大差异。美国设置了庞大的核管会机构(NRC)管理,有上百家电力公司,非常多样化的核电产品。而法国在压水堆核电站方面,就只有一个反应堆设计院(FRAMATOME)和一个辅助系统的设计院(SOFINEL)、一个作为业主单位的电力公司(EDF)、一个燃料制造公司(FBFC)、一个大设备制造厂(Chalon),以及一个系列化的核电产品线,管理简单容易,处理问题速度快,行动容易统一。在这样的背景下,法国的核电产业更多表现为政府主导和协调下的一个超大型企业。相应的,其核电标准体系完全服务于并紧扣其特定的系列产品,并可以细致入微至操作层面,因此,本质上是一套企业级标准,其应用实施有效地降低了核电建设对人才资格的要求门槛,保障了核电建设质量,然而,这亦导致该标准体系的应用范围局限在其系列产品及其衍生技术,而非全球普遍适用性。

韩国在开展自主化核电标准体系建设之前,面临着多堆型、多国标准的问题,包括10台机组采用美国标准、2台采用法国标准、4台采用加拿大标准。在综合考虑了韩国的标准应用实践经验、行业的熟悉程度、国际认同度、核安全监管当局的接受度等因素后,韩国政府及其核电业界最终共同确定了基于参考标准(主要是美国标准)结合韩国工业实际,采用法国的核电标准体系结构,建立韩国电力标准体系(KEPIC)的建设思路,意图通过美国标准天然的通用性强的特质,达成对国内多样化核电技术的包容。通过长达两年的可行性研究和规划,KEPIC 建设从一开始便进行了战略层面的规划,具有较强的系统性和详细的执行措施。其建设是一个内容覆盖面逐步完善、版本不断升级的过程。在已形成的标准体系顶层设计基础上,根据行业需求和自身水平,及时补充一些领域的标准,同时按照所形成的标准制定、更新制度,不断对标准进行升版。从1980年代末启动可行性研究到2010年代,历时近25年,参与人员350多人来自不同的行业协会,有效地发挥了不同行业人员的特长。KEPIC建设的重要保障是,韩国政府、韩国电力公司(KEPCO,核电业主,设备购买方)和企业(制造方,建造方等)一致同意将KEPIC作为韩国电力行业建设及电力设施出口所采用的唯一标准,并坚定地执行,确保了编用一致。同时,KEPIC的建设亦使得韩国的企业和KEPCO能够因此获利,从而激发了核电行业单位建设自主化标准的内在动力。

综上所述,美国作为核电技术的原创国,其核电标准体系体现了理念引导、结果控制、应用普适、促进创新、引导发展的技术引领风范。作为核电技术引进国,法国和韩国的核电标准体系均是基于各自法律,结合本国工业实际,并主要参考美国标准而构建。为此,两者均基于本国核电特点和堆型技术发展方向,制定了战略规划和顶层设计、明确了建设思路,并坚定执行、稳步推进、汲取反馈、渐进完善。可以说,法韩等国的体系及其建设过程,指引了一条基于引进、转化、再创新的高效发展道路。不同于美国,法国和韩国都建立了相对独立的核电标准体系,将核电相关标准汇集一体。其在提升体系的应用便利(降低了对标准使用者的资质要求)的同时,也不同程度地削弱了标准对技术创新发展的引导潜力,这方面,法国核电标准体系显得更为明显。但这种方式对于技术引进国而言,有利于较快地固化标准化成果,并稳步形成较高质量的自主化标准。

我国状况简析

回顾我国核电发展四十年的历程,自主研发、技术引进和改进开发多管齐下,核电研发设计和咨询服务、工程管理、设备制造、建造施工、电厂运营等,各方面的技术得到了长足发展,同时形成了多种堆型技术并存的局面。然而,由于诸多因素的影响,我国核电发展并未带动标准体系的同步成长。

我国核电标准化工作起步于上世纪八十年代末,其时,中国核工业标准化研究所与上海核工程研究设计院紧密合作,总结了秦山核电30万千瓦工程自主建设经验,形成并发布了30万千瓦核电机组技术成套系列标准,开创了我国核电行业标准发展的历史。随后,在核工业标准化所的主导和组织下,围绕秦山二期、恰希玛、大亚湾、岭澳等核电项目的经验总结,持续开展了一系列标准化工作,制定了一批标准,并连同之前的30万千瓦核电机组标准,构成了我国早一批核电行业标准(EJ),并持续发展维护了十多年。其中一部分标准(30万千瓦系列等)主要源自工程实践经验总结,其他大部分则主要译自堆型技术来源国的核电行业甚至企业标准,包括法国RCC系列标准,美国ASMEIEEEANS等行业协会标准,以及法马通(FRAMATOME)和法国电力公司(EDF)的企业规程,等等。就当时的体系整体而言,在完整性和系统性、标准布局合理性、标准颗粒度均衡等方面均存有较大的改进必要,同时较多标准针对特定堆型技术,缺乏行业通用性,标准内容重叠和不自洽的情况亦不鲜见。因此,在工程实施中,应用单位往往采用以国外标准为主、国内标准为辅或补充的混用模式,或者有的干脆直接采用国外标准。其后(2008),能源局接手核电行业标准体系建设管控职能,为协调和统一规划核电标准化工作,成立了“核电标准建设领导小组”和“核电标准建设专家咨询组”;组建了“能源行业核电标准化技术委员会”;发布了一系列核电标准建设管理要求和工作规程;制定了《压水堆核电厂标准体系建设规划》和《压水堆核电厂标准体系项目表》,并计划短期内实现标准体系全面覆盖二代改进型和基本覆盖三代压水堆核电的应用需求,从而开启了核电行业标准体系(NB)建设的新阶段。体系建设开始关注并强调系统性、完整性、通用性、先进性,存在的问题得到了不同程度的解决或改善,体系建设效能提升显著,有力地支持了当前的新机组建造活动。

然而,由于导致标准体系发展不畅的根本因素并未消除,我国核电标准体系建设仍为多方面的短板所困扰。这包括,缺乏对历史存在和当前发展的多种堆型技术的完整均等的指导性,尚未完善标准间的协同性、自洽性及顶层原则的贯通性,不同专业领域和核电生命周期不同阶段的标准发展程度参差不齐,工程实践和技术发展的最新成果反馈及其体现不足,体系适用性、可用性、正确性和权威性的制度保障不充分(如,体系自主化、引进标准技术壁垒规避所需的基础研究保障机制),等。 “中国先进核电标准体系研究” 第一阶段研究成果表明,上述不足的主要致因包括,一是行业竞争单位及各堆型技术发展主体在标准制定层面上的利益诉求冲突,即都希望以各自的主导技术引导行业标准制定,由此产生对标准编制权的争夺,并不惜违背标准的协商原则在标准编制过程中强推特定技术;二是标准成熟性/权威性与自主化之间的冲突。我国核电行业广泛采用美国、法国等国家的成熟标准作为行业标准,但该过程往往未能有效对接我国工业体系和监管环境特点,也未投入相应的配套研究和基础工作来识别和破除其中的技术壁垒。加之翻译质量问题,导致标准采用率长期低位徘徊,进而打断了标准发展所赖的“应用-反馈-提升-应用”的循环链,并致使标准乃至体系自主化维护能力逐渐弱化。新生标准体系的权威性主要来源于对国际上成熟体系的借鉴,其前提是两个体系享有共同的应用需求。而自主化是实现体系成熟性、权威性的可持续性的保障手段,其要求体系体现自身特有需求,同时对于从其他体系借鉴的标准要求具有独立的技术掌控能力或自主维护能力。

归总而言,尽管我国核电标准体系的建设从起步就滞后于核电的发展,经过20多年两个阶段的建设,整体发展和提升堪称显著,体系基本成型,并基本覆盖了二代改进型和三代压水堆核电技术的应用需求。然而,体系本身的短板仍然明显,包括:尚未形成统一的标准体系,对多种堆型技术(包括不同堆型或不同代际技术)的包容能力不足;体系成熟性、权威性和先进性不足,标准采用率不高;引进标准与应用环境相容性不足(如法律法规、工业基础、工业标准体系、人员资质管理和监管认证制度、技术壁垒规避等);基础性研究及其所需资金的制度化支持缺乏,体系自主化能力不足。这些不足的机理致因主要是,行业不同利益诉求之间或共性需求与个性需求之间的冲突,和体系自主化与成熟性要求之间的冲突。由于两大冲突引出问题长期存在并积累交织,情况更错综复杂、盘根错节,乃至难以区分现象本质、辨识因果逻辑等,使得体系发展不畅的局面愈加错综复杂,从而可能对核电“走出去”产生不利影响。因此,若不通过短期内高密度的投入开展专题研究,这些问题将难以得到有效梳理和实质性解决,则长期困扰我国核电标准体系发展的瓶颈就难以突破,就无法切实地为核电“走出去”保驾护航。

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