AP1000核电主泵吊装安全风险控制探讨

AP1000核电主泵吊装安全风险控制探讨

徐高雷

中国核工业第五建设有限公司上海201512

摘要：本文希望通过对AP1000核电建设过程中主泵吊装施工的风险分析及评价，进而提出基于风险控制的安全管理对策，以达到降低核电建设过程大型模块吊装施工风险、减少或杜绝风险损失，实现吊装施工的安全管理目标，为后续核电建造过程中大型模块吊装的安全管理提供依据。论文采用安全系统工程的思想及风险管理方法，对AP1000核电主泵吊装施工过程进行分析，提出安全管理对策。

关键词：AP1000，主泵，吊装，风险管理

1.背景及意义

AP1000核电项目是我国引进的第三代核电技术，在AP1000核电项目建造中，首次引入模块化建造技术，这是它与其他核电技术相比最主要的特点之一，而为了实现大型模块安装，“开顶法”施工也就成为其区别于国内先前已建成核电项目的一大特点，此方法中设备由厂房外通过2600吨履带吊直接引入到厂房安装位置[1]。

AP1000主泵是单级高惯性屏蔽电动机泵，它是输送反应堆冷却剂在反应堆和蒸汽发生器之间循环的设备。每个AP1000核电机组主泵共4台，每台净重约67.4t，最大外形尺寸为?2044.8mm×5874.3mm。主泵/主吊具组件重量约74.7t。AP1000主泵是位于蒸汽发生器下部的立式屏蔽电动泵，采用卧式水平运输形式运输至施工现场。主泵平板拖车将其拖运至反应堆厂房后，通过水平拖运、翻转、吊装三个施工环节将主泵吊至SG腔室底部主泵安装机械装置内。由于主泵体积大，制造精密，吊装程序复杂，空间狭窄，主泵吊装时与CA01模块墙体的间隙仅有30mm，一方面因其技术先进、制造时间长、价格昂贵，另一方面，因主泵本身尺寸较大，开顶法吊装又导致整个吊装高度高达81米（1#核岛1#主泵），吊装过程吊机需连续做起升变幅动作，操作难度大，吊装风险增加，一旦吊装发生安全事故，不仅会造成人员伤亡及严重财产损失，还会对工程建设产生影响。因此，做好主泵吊装的安全风险控制就尤为重要。

本文希望通过对主泵吊装施工的风险分析及评价，进而提出风险控制措施等安全管理对策，以达到降低吊装过程风险、减少或杜绝风险损失，实现吊装施工的安全管理目标，为后续核电建造过程中大型模块吊装的安全管理提供依据。

1.1.风险管理发展及现状

自从有了人类，便有了风险，风险一直伴随着人类社会的发展。虽然几千年前人类就认识到了风险的存在，但一直到18世纪，“风险”一词才被提出来研究。到了19世纪，随着工业革命的展开，企业风险管理的思想开始萌芽。

目前，对于工程项目的风险管理，国内外都已经把它作为系统工程来研究，充分运用系统论、控制论、信息论、运筹学、优化理论、预测技术、可靠性工程、人机工程、行为科学、工程心理学、职业卫生学等学科和技术以及法律法规，来识别和评价工程项目中的危险性，并将之控制在一个可以接受的潜在的伤害水平的环境中。

2.风险管理的基本概述

2.1.风险及风险管理的基本概念

2.1.1.风险

风险，发生特定危险事件的可能性与后果的结合，是一个或一组具有某种潜在的造成损害或失败的可能性。

基于我们评价的目的，我们将风险定义为发生特定危害事件的可能性以及事件发生造成损失的大小。按照这一定义，当事故发生的可能性增加，或事件发生后或严重性增大时，风险也意味着增加。

风险与危险的区别，风险不是一个静态的量，包含有一种不确定性，每个结果的出现都具有一定的概率，而危险是一种不好的预兆。区分二者十分重要的一点是：我们可以降低风险，却无法改变危险。

2.1.2.风险管理

安全风险管理就是指通过识别生产经营活动中存在的危险、有害因素，并运用定性或定量的统计分析方法确定其风险严重程度，进而确定风险控制的优先顺序和风险控制措施，以达到改善安全生产环境、减少和杜绝安全生产事故的目标而采取的措施和规定。

通过识别生产经营活动中存在的危险、有害因素，并运用定性或定量的统计分析方法确定其风险严重程度，进而确定风险控制的优先顺序和风险控制措施，以达到改善安全生产环境、减少和杜绝安全生产事故的目标。为达到以上目的而采取的一系列措施和规定。

2.1.3.风险管理的过程和方法

风险管理可以分为以下四个步骤：风险识别、风险评价、风险管理对策选择和风险管理措施实施与监控。

2.2.风险识别

风险识别，具体来讲，是指对所承担工作的实施过程中可能遇到(面临的、潜在的)的所有风险源和风险因素进行逐一识别，并判断和归类它们的特性，鉴定每一项风险的性质。简而言之，就是通过这个阶段，找到风险的源头。

2.3.风险评价

2.3.1.风险评价的概念

以实现工程、系统安全为目的，应用安全系统工程原理和方法，对工程、系统中存在的危险、有害因素进行辨识与分析，判断工程、系统发生事故和职业危害的可能性及其严重程度，从而为制定防范措施和管理决策提供科学依据。

2.3.2.风险评价的方法

风险分析和评价的方法主要分为定性分析法和定量分析法，安全评价内容十分丰富，安全评价目的和对象的不同，安全评价的内容和指标也不同，安全评价方法有很多种，每种评价方法都有其适用范围和应用条件，具体几种评价方法有：事故树分析法ETA、事件树分析法ETA、作业条件危险性评价LEC、安全检查表SCL、预先危险分析PHA、因果分析法。

2.4.风险管理对策的选择

通过风险识别阶段、风险分析和评价阶段，己经得知风险发生的概率、损失严重程度，并得出发生各种风险的可能性及其危害程度，将他们与安全指标相比较，便可确定风险对事故发生产生的影响，从而制定符合实际情况的应对措施，从而使所有风险源和风险因素都得到了有效处理[3]。

2.5.风险管理措施实施与监控

通过对已选择制定的风险管理措施进行实施及效果监控，可有效保证风险管理能达到预期的目标

检查风险管理的策略和措施的实际效果与事先计划是否吻合；若发现偏差，则根据实际情况，及时改善或细化风险控制计划，从而使得过程中的决策更符合实际。

3.主泵吊装安全风险管理的基本理论

主泵吊装风险管理是指通过风险识别、风险评价、选择控制措施与对措施实施的监控四个阶段对吊装施工进行全过程风险管理，在科学识别和评价风险的基础上，合理地使用各种风险应对措施、管理方法、技术和手段，对大型模块吊装的风险实行有效控制，并制定应急预案妥善处理风险事件可能造成的不利后果，以最少的成本保证主泵吊装总体目标实现的管理工作。

安全作业是工程建设项目的前提和灵魂，没有安全保证，根本就谈不上效益，对于大型设备吊装来说尤其如此。因此，对于主泵吊装的风险管理，引入系统安全工程的概念，即“人一机一物一环境”系统。基于风险管理的基本知识对吊装系统中各要素进行风险的辨识评价，最后提出风险控制对策。

4.主泵吊装的安全风险控制

4.1.主泵吊装工程概况

AP1000主泵是单级高惯性屏蔽电动机泵，它是输送反应堆冷却剂在反应堆和蒸汽发生器之间循环的设备。主泵共4台，每台净重约67.4t，最大外形尺寸为?2044.8mm×5874.3mm。主泵/运输拖架组件/主吊具组件形式见下图所示，其外形尺寸7510.9mm×2700mm×2852.7mm，重量约89.44t，主泵/主吊具组件重量约74.7t。AP1000主泵是位于蒸汽发生器下部的立式屏蔽电动泵，采用卧式水平运输形式运输至施工现场。主泵平板拖车将其拖运至反应堆厂房后，通过水平拖运、翻转、吊装三个施工环节将主泵吊至SG腔室底部主泵安装机械装置内。由于主泵体积大，制造精密，吊装程序复杂，空间狭窄，为使主泵的吊装安全进行，特编写此方案。主泵本体清洁度等级C级，主泵属于核1级设备，抗震等级1级，QA等级1级。

4.2.主泵吊装风险识别

研究主泵吊装安全风险控制的根本目的，即在于采取措施消除风险进而避免发生人员伤亡或者财产损失的安全事故。就主泵的吊装过程分析，易发生事故且事故危害较大的阶段即两个吊装过程，依据安全系统工程对事故分析的理论及以往发生事故的原因分析，造成事故的包含以下几个方面：

1)人：人员身体状态异常、违章操作等；

2)机：设备状态异常、工机具损坏等；

3)法：工艺设置不当等；

4)环：天气恶劣、地基承载不足等。

造成事故的因素很多，在众多的因素中，如何找出问题的关键即引发事故可能性大的事件，从而采取最有效的安全技术措施来防止此类事故的发生，就需要进行风险评价。

4.3.主泵吊装的风险评价

现今已有的风险评价方法比较多，目前已经开发出十多种风险评价的方法，由表2.1可知，采用事故树分析法，能够做到对主泵吊装安全风险进行精确定性、定量的评价。

4.4.事故树分析法的应用

事故树分析法（ETA）是从要分析的特定事故或故障（顶上事件）开始，一层一层地逐步寻找引起事故的触发事件、直接原因和间接原因，并分析这些事故原因之间的相互逻辑关系,用逻辑树图把这些原因以及它们的逻辑关系表示出来。通过布尔代数方法的运算，得出事故的割集即引起事故发生的基本事件的集合，或者得出事故的径集即使得事故不发生的基本事件的合集，从而有针对性的采取措施，避免事故的发生。

4.4.1.割集与最小割集

如果事故树中的全部基本事件都发生，则顶上事件必然发生。但是，大多数情况下并不是一定要所有的基本事件都发生，顶上事件才发生，而是只要某些基本事件发生就可以导致顶上事件发生。这些由于同时发生就能够导致顶上事件发生的基本事件的集合称为割集。割集中的基本事件之间是逻辑“乘”（或称为“与”）的关系。

最小割集是指能够引起顶上事件发生的最低数量的基本事件的集合。最小割集指明了哪些基本事件同时发生，就可以引起顶上事件发生的事故模式。

4.4.2.径集与最小径集

如果事故树中的全部基本事件都不发生，则顶上事件一定不会发生。但是，如果事故树中某些基本事件不同时发生，则也可以使得顶上事件不发生。这些不同时发生时，可以使顶上事件不发生的基本事件的集合称为径集。径集中的基本事件之间是逻辑“加”（或称为“或”）的关系。

最小径集是指能够使得顶上事件不发生的最低数量的基本事件的集合。最小径集指明了哪些基本事件不同时发生，就可以使顶上事件不发生的安全模式。

4.4.3.结构重要度

各基本事件对顶上事件的发生影响程度，计算出各基本事件的结构重要度顺序，可以从结构上了解各基本事件对顶上事件的发生影响程度如何。

结构重要度顺序指示各事件的重要地位,结构重要度排在前面的事件是最容易引起该事故发生的事件,它是系统的关键所在,也就是安全技术措施和安全管理的重点对象,应优先控制。根据顺序依次进行有效控制,即可起到预防事故发生的目的。

主泵吊装事故树分析

现就主泵吊装造成人员伤亡事故进行事故树分析法进行控制，经过计算主泵吊装事故的最小割集数量为477个，表明在主泵吊装过程中发生事故的可能性还是很多的，最小径集数量为7。

通过计算得各事件的结构重要度为大小排序为：

I[X4]=I[X5]=I[X6]=I[X35]>I[X2]=I[X7]=I[X8]=I[X34]>I[C1]=I[C2]>I[X1]=I[X3]>I[X15]=I[X16]=I[X17]=I[X18]=I[X28]=I[X14]=I[X19]=I[X24]>I[X29]=I[X30]=I[X32]=I[X31]=I[X33]>I[X23]>I[X9]=I[X10]=I[X11]=I[X12]=I[X13]=I[X20]=I[X21]=I[X22]=I[X26]=I[X27]

对以上各基本事件进行总结，即可得到以下排序：人员在吊装区域内＞无人监护＞吊装区内人员个人原因＞设备设施检查不及时＞机械设备工机具存在缺陷＞作业环境影响等。

4.5.主泵吊装事故控制措施

根据安全系统工程的分析理念，对主泵模块吊装作业过程中的人-机-料-法-环各因素进行风险识别评价，通过事故树分析得出造成事故的基本事件及其影响程度，进而确定针对性的控制措施如下，即：

1)制定安保方案，设置吊装警戒区、监护人，对作业区域内人员进行清理；

2)对人员进行专项培训、交底与检查；

3)作业前工机具机械设备工机具检查；

4)现场作业环境监测。

4.5.1.安保方案

为确保作业人员及参观人员人身安全，制定《大件吊装安保方案》；对现场施工区域进行分A、B、C三区进行封闭控制，根据具体作业分工发放三个区域帽贴，设置警戒围栏及安保人员，吊装作业前对吊装区域进行隔离。吊装作业前对吊装作业进行通报，并对吊装作业区内进行清场，对吊装区域人员进行有效控制，杜绝未经过安全专项交底的人员进入吊装区域。

通过培训现场交底，对辨识的风险，使得吊装工作各项参与人员能够明确吊装作业风险辨识内容及针对性的控制措施，明确吊装过程中控制措施实施的要点及注意事项，提高作业人员安全意识。

4.5.2.工机具检查及作业环境监测

作业前编制工机具检查清单，并由工程、技术、质量、安全等部门进行联合检查，保证吊装作业使用的工机具设备的可靠性。并在吊装前执行吊装许可，对作业环境等因素进行确认，保证作业环境满足吊装条件。

4.5.3.控制措施执行情况监督

1)制定HSE措施检查表，对关键控制措施进行逐项消点，保证控制措施得到有效落实。在吊装过程中HSE人员全程监控，发现控制措施失效或辨识出新风险时，及时向指挥汇报或采取应急控制措施，保证吊装作业安全进行。

5.结束语

本文阐述了主泵吊装风险以及风险管理的概念与特点，对主泵吊装安全风险管理的基本理论进行了论述，提出用系统工程的思想及风险评价方法进行风险管理，确定了事故树分析方法作为有效工具，可以找到引起事故发生因素及其相互之间的关系,可以发现事故发生的模式及预防事故发生的最佳方法，促进AP1000核电主泵吊装的安全风险得以有效控制。

参考文献：

[1]魏俊明，刘琼，孙坤.第三代压水堆核电机组AP1000的模块化施工分析[J],电力建设，2008,29(4),62-63

[2]张景林,崔国章.安全系统工程[M].煤炭工业出版社,2002

[3]王长峰.现代项目风险管理[M].北京:机械工业出版社，2008.

[4]晏金桃，建设项目安全预评价与验收评价指导手册[J]，金版电子出版公司，2003

[5]徐高雷AP1000核电建造应急管理体系探讨城市建设杂志社，2016.

作者简介：

徐高雷，男，现任三门核电工程施工总承包部HSE办公室经理，全面负责全国首座AP1000核电建造HSE、消防保卫管理工作.

单位：中国核工业第五建设有限公司

地址：浙江省三门核电工程施工总承包部邮编：317110