某核电站换料工程及其项目管理

*****核电站18个月换料工程及其项目管理1、概述为了迎接电力市场日益加剧的竞争，广东****合营有限公司（简称*****）于1997年底制定了第一个五年发展计划：主要技术经济指标在两年内赶上世界中等水平、5年内进人世界先进行列（即排名前1/10），其中机组能力因子在2002年达到或超过88%，使核电在经济上具有竞争优势。实现这一目标的重要举措就是采用高性能燃料组件、延长燃料循环周期、实行低（中子）泄漏换料战略：为了贯彻核燃料制造国产化和设计自主化的国策，应实现高燃耗燃料组件制造的同步国产化：设计技术和核燃料制造技术引进的国内合作伙伴主要有****核燃料元件厂（***）和中国****研究设计院（***）。******向世界著名的三大核燃料集团*****、*****和*****公司招标，结果*****中标。1999年l2月，4组AFA3G组件装入2号反应堆，开始先导运行。2000年l0月，YFP生产线升级改造通过鉴定。2001年7月，****和*****完成l8个月换料工程设计。同年8月，*****完成******燃料组件的制造。l2月3日，国家***全局（***）颁发执照，批准*****核电站第9循环开始实施l8个月换料。2001年l2月，AFA3G国产燃料组件首次批量装入2号机组反应堆。2002年1月8日，2号机组第9个循环l8个月换料低泄漏堆芯首次达临界。2、改进方案简述反应堆实施l8个月换料方案，最主要的变化是在堆芯：通过加大堆芯中u的装入量（新燃料组件芯块中掰u的富集度从3.7%提高到4.45%），以延长燃料循环中功率运行时间，从而实现换料周期（从并网到并网）从1年延长到1年半的目的。在18个月换料方案中，燃料组件改用带半跨距中间搅混格架（MSMG）的AFA3G新型燃料组件。为了满足电网要求，*****核电站两台机组均实行l7个月和l9个月交替的换料方案，以避免在每年69月份用电高峰期进行大修。第9、l0循环为AFA2G和3G混合堆芯、也是过渡循环。对一回路运行参数、堆芯功率峰因子、运行方式和水化学技术规范方面进行优化设计调整了换料水箱和安全注入罐中介质的硼浓度，重新确定了慢化剂反应性温度系数、停堆裕量、衰变热、运行图、△T和△P保护整定点、双端安全注入切换时间和硼稀释事故操纵员最短干预时间等：综合考虑过渡循环的长度、跳跃式长短平衡循环的长度、燃料管理设计灵活性、69月不安排换料大修和一定量的不确定性，*****从l2个月过渡到l8个月运行，大修周期跨度为：单个循环：1323个月；连续两个循环：3039个月和连续三个循环：45—59个月。3、主要分项目综述3.1AFA3G燃料组件的制造*****核电站从第9循环开始转为l8个月换料，要求使用YFP制造的AFA3G燃料组件。1999年元月，*****派出了项目管理的专家到YFP，与YFP项目组人员一起编制了AFA3G技术引进的实施计划，对技术引进的工作做出了详细的安排，使双方的这项合作项目能够在严密的计划指导下进行。在*****的帮助支持下，YFP在1999年针对M5合金燃料棒的焊接、下管座整体加工、骨架与导向管点焊及套管胀接等关键技术。组织了技术攻关和专家的现场辅导。2001年第一季度成功完成了芯块、燃料棒、骨架和AFA3G燃料组件的产品合格性鉴定。2001年8月30日圆满完成了108个AFA3G燃料组件的生产。第一批AFA3G组件于2001年9月交付。12月装入2号堆，现已人堆运行。在AFA3G燃料组件的制造过程中，*****派出了两批专家驻厂监造，提供及时的技术支持和服务，为YFP能按时顺利完成AFA3G组件制造提供了坚强后盾。同时，NPIC专家现场跟踪了AFA3G制造的全过程。GNPJVC对AFA3G燃料组件制造的独立监督包括技术监督和质保监督。技术监督是通过委派驻厂代表常驻YFP进行整个制造过程技术控制。在AFA3G制造期间，GNPJVC对YFP每年进行两次质保监查。工程设计工程设计从1999年1月开始至2001年3月结束，完成了针对*****核电站18个月换料的燃料设计、堆芯设计、安全评价以及电站相关系统的论证，产生工程设计文件，报告共计130多份。其中，NPIC完成了49份。工程设计的目标，是在满足增加发电量和各项预计技术指标的前提下，保证核电站的设计仍然满足核安全验收准则，以确保核电站安全、经济、高效地运行。根据设计要求，*****核电站l8个月换料设计中采用了适合长燃料循环的新的燃料组件，并增加了燃料芯块的富集度；设计中还考虑采用先进的低泄漏堆芯装载方式和长期低功率运行等运行方式。此外，根据设计需要，设计过程采用了先进的设计计算方法。设计的变更和先进方法的使用，导致*****核电站原设计基准的改变，以及由此引起电站部分系统、设备的设计和运行参数的改变。工程设计由*****公司主承包，NPIC和GNPJVC参与绝大部分设计和论证工作。工程设计评价和论证的结果表明，所有涉及*****核电站l8个月换料的设计变更，均满足安全验收准则要求。这表明，*****核电站l8个月换料的实施和运行是安全可靠的。3.3执照申请18个月换料项目执照申请工作始于1997年9月，GNPJVC向NNSA通报了*****核电站启动l8个月换料项目的情况，介绍了项目的总体计划以及电站预期在软、硬件方面的主要变更考虑到项目的复杂性，为了保证项目按时高质量地实施，希望NNSA能早期介入以便同步进行审评。在招投标阶段，GNPJVC就邀请了核安全中心专家参加了潜在承包商技术介绍和论证，使审评专家对国外不同投标商的技术有了较全面的了解。18个月换料审评分为3个阶段。第一阶段进行新程序、新方法的审评；第二阶段对核设计、堆芯热工水力设计、事故分析等重要报告进行审评；第三阶段则对执照申请文件「如最终安全分析报告（FSAR）、定期试验监督大纲、在役检查大纲等进行审评。为了使审评人员能尽快并深入了解l8个月换料项目的新技术和新方法，保证审评进度，l8个月换料项目采取了一种新的审评模式。除了通过正式文件渠道交流审评意见外。还制定了执照申请计划，规定审评文件的提交进度和执照申请的里程碑日期，并建立了定期执照申请对话会制度，审评意见尽量在对话上获得解决，节省了文件来往的时间，加快了审评进度。18个月换料项目审评历时近3年。第一、二阶段的审评NNSA共提出了9批审评意见，第三阶段的审评提出了近百条审评意见。双方召开了6次审评对话会，*****核电站回答了全部审评意见和对话会上提出的问题，包括一系列重大问题2001年l2月3日，NNSA批准了l8个月换料项目的执照申请，同意*****核电站从第9循环开始实施l8个月换料运行。同时，NNSA也要求*****核电站需继续在AFA3G燃耗限值、高燃耗燃料组件的弹棒事故分析、PC1分析等方面开展进一步的工作。通过各方的艰苦工作和NNSA的大力支持，18个月换料执照申请工作最终取得了圆满的成功，保证了按原定进度在*****核电站实施l8个月换料循环改进。3.4全员培训为实施l8个月换料，需要对电站进行多项技术改造，并对各专业涉及到的相关技术文件、程序进行全面修改。为确保项目实施的顺利进行，与l8个月换料项目相关的所有管理及技术人员必须接受相应培训，以了解18个月换料的基本情况及其工作中可能受到的影响，并能够处理各自岗位中与l8个月换料有关的问题。为此，*****核电站将l8个月换料培训列入了2001年度授权培训课程授权培训包括专业培训和通用培训。至2001年l1月中旬，在*****l8个月换料项目小组监督下，各类人员的培训实施、记录汇总、授权登记等各项工作均圆满完成。生产部、维修部、技术部和质保部全体核安全一级以上在编授权人员及维修部和技术部日常承包商工作负责人共约1255人参加了培训。3.5现场改造实施18个月换料对堆芯设计、堆芯运行策略和部分核岛系统运行参数进行了重大变更，与其相关的现场改造是分阶段实施的。在两机组第6次大修中，每个机组增加了8组控制棒，燃料富集度由3.25%提高到3.7%，同时在2号机组上加装了4组AFA3G先导运行组件2001年8～11月，在2个机组的乏燃料水池分别加装垫板并提高了池水的硼浓度。两机组第8次大修中，实现了从年换料向l8个月换料方式的全面切换。现场改造工作主要有：提高主回路相连管道及换料水箱的硼浓度，△ToT、△To保护通道和反应堆硼和补给水系统硼酸箱定值修改，外一内装料堆芯改为AFA3G批换料低泄漏堆芯，运行图修改和循环初一回路氢氧化锂浓度提高至3.5mg/L等。与之相关，需对4组先导组件做跟踪检测。低泄漏堆芯相关工作是首次进行而且占大修关键路径，如换料安全评价及其执照申请、装料操作、启动物理试验等。4、成功的项目管理4.1招标与评标招标文件招标前，发出“招标技术规范要求框架”，作为潜在投标商答询和标书准备的提纲。招标文件包括邀请函、总条款、投标指南和投标技术规范，投标文件和进度。投标技术规范包括供应和服务范围、技术要求、项目组织管理、进度、变更处理、担保和质量保证/质量控制。技术要求中规定了运行工况、设计目标、关键安全参数、循环灵活性以及设计分析、系统功能评价、燃料制造、技术转让、国内参与、先导组件和用于未来选择其它燃料供应商的相容性数据。投标书评议由于招标书体现了公平、公正、公开、合理和真诚的精神，吸引了*****、*****和*****公司踊跃投标。技术评价包括：硬件技术、分析技术、技术转让、组件制造国产化、投标书完整性、投标商资信和经济性等评价。硬件技术评价：包括包壳材料、定位格架与跨间搅混叶、燃料组件、可燃毒物在严酷条件下的功能、抗风险能力和运行经验丰富，以及堆芯的安全性和燃料经济性分析技术评价：包括核设计、燃料热工力学、热工水力、统计方法、系统瞬态和失水事故的分析方法的功能、精度、成熟性和安全评审状况。技术转让评价：转让的范围，深度，适用性、配套性、更新前景、使用权限制和培训深度。组件制造国产化评价：改造的范围、技术含量、充分性、水份和陷阱、进度、产品用途限制和提成条款。经济评价：服务费用、设计技术转让费用和培训费用；制造技术转让费用、生产线改造费用，及其对电厂收益的影响；不同堆芯设计对燃料循环成本和电厂经济效益的近期与长期影响。投标书完整性评价。投标商资信评价：包括对输出国政府同意第三方核责任和技术转让条款的保证、投标商产权重组对项目的影响以及投标商财务状况对降价潜力的影响。经详细评价和专家无记名投票评分，广东****总经理部选择了*****公司作为主要合作伙伴，使之承担实施18个月换料循环项目的设计、技术、质量、供应和进度的最终责任。4.2中方参与单位良好协作*****核电站实施18个月换料项目的计划得到GNPJVC董事会的批准立项后，*****核电站立即向YFP和NPIC进行了通报。国际招标书发出的第二天，GNPJVC副总经理就率团赴宜宾，向YFP和NPIC正式通报发标情况，三方就项目目标达成了共识：18个月换料工程项目在提升核电站运行水平的同时，可提高国内设计自主化能力和实现先进燃料制造国产化。作为国内承标的一方，在招投标期间，YFP按照GNPJVC的要求编制了项目进展工作计划，组织了对*****、*****、*****三家公司的标书进行系统地消化，完成了对三家公司的技术磋商，6月至8月完成了标书的答辨。经过充分讨论和酝酿，并综合YFP和NPIC的意见后，GNPJVC授标给*****公司。随后。三方通力合作，完成了6大合同的谈判和签约。3年项目执行期间，三方的一切工作都是围绕着于2001年12月在*****实现18个月换料的总目标进行。在组织这样一个浩大的工程中，无论遇到什么样的困难，合作各方互相信任、互相支持。各合作方的高层领导对这项工作给予了高度重视，为这项工作开展提供了强有力的支持。4.3高效的项目计划和控制对于*****18个月换料这样的大型项目，有很多的活动需要跟踪，必须建立一个规范的、完善的计划和跟踪体系来控制计划内和计划外的项目进展。此外，抓住关键工作和处于关键路径上的工作，对于控制质量和跟踪进度特别重要。值得提及的有效计划和控制手段主要有：分工协作与总体控制，多合同管理、项目定期进展会议和项目变更管理。分工协作与总体控制由于项目工程量大、技术难度高、涉及专业面广、参与工作的单位和技术人员多、耗时长、投资大，是一项复杂的系统工程。为了做好这项工作，*****核电站在1997年9月成立专题项目组，从技术上和组织上对项目负责，总体控制。参与*****18个月换料工作的中外合作单位都成立了项目组、委任各自的项目经理分管责任范围内的工作，并受*****项目组的领导。其中，*****项目组负责可行性研究，技术方案确定和规范编写、设计参与、设计审查和技术决策、对承包商的质保审查和质量控制、技术转让、燃料生产监造、现场系统和设备改造实施、技术规程和文件修改、先导组件监督检查、执照申请管理和人员培训，等等。多合同管理根据项目目标和任务的多元性，按系统工程方法组织合同体系。合同体系结构为：*****与*****签订《电站工程服务合同》、《电站工程技术转让合同》、（AFA3G四组先导组件合同》和《18个月换料主合同》。中国***工业公司代理YFP与*****签订了《AFA3G组件设计与制造技术转让合同））。设计论证的分包商NPIC与*****签订了《电站工程服务分包合同》。为了使分合同服务于总进度，明确分项目与整个项目的关系，特签订了《18个月换料主合同》，规定了各合同间范围与接口，各合同的共同条款，规定了中外合作各方的职责，重点强调了主合同商对分合同的责任、承诺和保证：对合同范围内各项工作（包括安全执照申领）的任何错误、缺陷、漏失、受阻和延迟无偿补救，达到全部目标。1999年6月，***与***签订了《对*****实施l8个月燃料循环提供的支持服务协议》，用以论证维修周期的延长。随后，****与****公司签定了《常规岛延伸运行论证合同》，与中国*****核电集团****核电研究所签定了《环境影响评价合同）。所有上述合同中，都包括严格的进度计划。在项目执行的3年中，合同各方严格履行合同严格控制超出合同的计划更改，必须更改时，通常须通过项目定期进展会议讨论决定。定期召开项目进展会议l8个月换料工程每季度召开一次由*****挑头的项目进展会议。项目进展会的主要议程包括：过去的一季度中合同计划进展汇报，由*****设计部和NPIC汇报l8个月燃料循环工程设计进展，由宜宾厂和*****核燃料部汇报生产线改造进展；上次会议的规定活动执行情况，待解决的问题；下季度应完成的工作，等等：并协调解决项目相关重大问题4.3.4项目变更管理合同中规定了变更请求的评估及实施的管理过程。在18个月换料项目中，对项目变更是严加控制的，通常须通过听取合作各方意见、召开专题讨论会、并报经公司批准才最后确定=以临界热负荷关系式的更换为例：项目初期，*****推荐使用WRBA关系式作为l8个月换料设计的CHF关系式；主要是考虑到它使用简单，继承了*****年度换料设计所用的WRB一1关系式的特点，且计算结果相比之下在整体上有一定保守性等优点。但该关系式在执照申请和后续工作中逐步暴露出一些问题。这些问题的出现增大了项目执照申请的不确定性。为了减少风险，使项目得以按计划顺利进行，项目组于2000年8月初紧急召集有关人员在*****现场开会讨论会议达成共识，决定立即更换CHF关系式，用FC.2000取代WRBA继续l8个月换料工作：经过反复认真的评审，NNSA于2001年5月正式发文批准将FC一2000公式用于*****l8个月换料设计。4.4风险管理虽然l8个月换料在国际上已有多年的经验，是成熟技术。但由于每个电站自身条件的区别，l8个月换料的方案不尽相同，风险也各有特点。*****实施l8个月换料方式运行也存在很多风险，有技术方面的，也有组织管理方面的。在可行性研究和招评标阶段，项目组通过收集国际上的经验反馈和对本项目的分析，找出了几十种风险，并采取了相应预防性措施。4组AFA3G先导组件的提前2年人堆运行就是一项有效的预防性措施。它验证了与AFA2G组件的堆芯相容性，与堆芯、水池及燃料运输系统的几何相容性；展示了良好的堆内性能；最终支持了l8个月换料的执照申请。在18个月换料现场实施改造前，电站各专业责任工程师，依据l8个月换料的技术变化和工作性质，对换料设计、现场实施和高能堆芯运行中可能出现的各种不同类型的高风险进行了分析，制定出预防措施；并依据外部经验反馈，根据其对系统、机组的安全、连续稳定运行的影响程度，甄选可能发生的事件，制定了应变对策。5、成功的技术引进1998年我方充分利用国际招标有利条件、参考中国广东核电集团与*****签署的电站技术转让框架协议，结合l8个月换料工程需要，使*****大步退让后达成协议，并经过异常艰苦的谈判，签署了有关核蒸汽供应系统工程技术转让的《电站工程技术转让合同》和核燃料技术转让的《AFA3G组件设计与制造技术转让合同》。5.1核蒸汽供应系统工程技术转让由*****核电站与*****签定的《电站工程技术转让合同》规定：技术的指定用户为*****核电站，NPIC享有设计技术的使用权；技术转让内容包括堆芯燃料管理、换料设计、事故分析、有关设备与系统的分析等内容；技术转让的形式主要有：提供一套核蒸汽供应系系统设计计算机程序包（含燃料管理、堆芯及蒸汽发生器热工水力分析、控制和保护系统分析、事故分析、LOCA分析、化学分析和组件破损分析等），提供M310的原始设计和l8个月换料堆芯与系统设计计算文件，以及核电站和NPIC工程技术人员的设计参与。1999年7月完成了核蒸汽供应系统设计和燃料分析80多个计算机程序的转机，为l8个月换料工程设计和换料设计提供了强有力工具。*****核电站和NPIC按合同共派出人员赴法国参与设计。并同时接受在岗技术培训（总共达22人次，128人月），收到了预期的成效。参与领域主要为核设计、热工水力设计和事故分析。还完成了相应的计算报告。5.2核燃料技术转让由YFP与*****签定的（AFA3G组件设计与制造技术转让合同》规定：法玛通作为转让方承担保证受让方YFP和NPIC掌握AFA3G燃料组件的设计与制造技术。技术的指定用户为YFP，中国核动力院和*