1 關于核電

    1.1 核電的發展

    核電通常被喻為清潔能源，以對環境影響小核安全著稱。根據我國出臺的“能源發展戰略行動計劃2014～2020”到2020年，傳統實話能源占比將下降至68%，而清潔能源占比將從19%升至32%，其中核電占比將從2015年的3%升至5%。根據IAEA統計，2015年全球核電發電量為24410億千瓦時，其中美國和法國遠高于其他國家。美國核發電量占比18.55%、法國73.67%、我國僅占2.77%。截至2016年，我國投入商業運行的核電機組共34座、美國100座、法國58座。按照現在的發展速度，我國核電機組數量將在2020年超過法國，2025年超過美國。

    我國自1994年相繼投運自主設計的秦山一期和引進法國的大亞灣核電機組至今，核電事業經歷了三十余年的發展，已經完全掌握第二代核電技術，正在全面建設最先進的美國AP1000、法國EPR和我國華龍一號的三代核電機組，第四代的我國高溫氣冷堆技術機組也即將在山東榮成建成。

    1.2 核電的優與劣

    有利就有弊，核電一直在其優與劣的矛盾中的發展，其優勢在于：①核電的環保性-核電是清潔能源，對大氣環境影響小，不會產生加重地球溫室效應的二氧化碳；②消耗資源少-核燃料能量密度比起化石燃料高上幾百萬倍。百萬千瓦的發電機組，核電站一年僅需補充30噸核燃料而火電廠卻要消耗300萬噸原煤；然而，其以下劣勢更是難以回避：①熱污染較嚴重，核能發電廠熱效率較低，比一般化石燃料電廠排放更多廢熱；②核廢料處置成本大，技術要求高-核廢料具有極強烈的放射性，能傷害人類和環境，而且其半衰期長達數千年、數萬年甚至幾十萬年。所以如何安全、永久地處理核廢料是科學家們一個重大的課題。安全、永久地處理核廢料需要；③核電站退役和乏燃料處理-核電站退役包括移走放射性物質、拆卸設備和廠房、清理長治等過程，最終達到無限制開放和使用廠址，保護公眾和環境。

    1.3 核電廠的生命周期

    核電廠的生命周期包括設計理念、設備制造、設備鑒定、建造調試、營運管理、檢查維修、執照取證、延壽模式、退役模式等階段，國際原子能機構2009年頒布的“核電廠老化管理核安全導則（NSG-2.12）”為依據，梳理了核電廠從設計、建造、調試、運行、延壽、退役的全生命周期各階段需要的老化管理工作，分析了各階段工作承上啟下的內在聯系，對于促進核電廠核安全水平的全面提高，以及對積極發展中的核電行業安全穩定可持續發展的重要意義。這其中包含了腐蝕管理和控制的相關原則，為進一步明確腐蝕管理、實施有效的控制明確了方向。

    2 關于核安全

    2.1 核事故

    眾所周知，人類利用核能的六十多年間，發生過三起重大核事故：1979年美國三里島核事故、1986年蘇聯切爾諾貝利核事故以及2011年日本福島核事故。與一般事故不同，核事故危害大，影響大，對社會震動也大。這些核事故都導致了嚴重的后果，主要表現在以下幾個方面：一是對從業人員和公眾健康損害大，切爾諾貝利核事故直接導致數十人死亡，并導致大量人員受到不同劑量的放射性照射，這些人的健康受到嚴重的影響；二是環境影響特別嚴重，切爾諾貝利核事故造成大范圍的環境污染，釋放的放射性物質擴散到整個歐洲甚至影響到整個北半球，核電廠周圍二十公里的土地至今不能恢復利用；福島核事故導致日本以東及東南太平洋海域受到嚴重影響。2013年日本環境省公布的數據顯示，在福島縣河流、胡伯和海域采集的魚類和昆蟲類樣本體內的放射性核素超標100多倍，在日本海溝7260m深的海泥樣本中也檢測出放射性核素；三是經濟損失巨大，切爾諾貝利核事故造成的損失多達數百億美元；福島預計千億美元；四是造成社會恐慌，福島核事故造成日本民眾搶購，各國對來自日本的貨物和人員采取了限制和檢測措施，東京還發生了大規模反核游行。

    綜上所述，核安全關乎核能事業的發展、從業人員公眾健康與安全、環境安全和社會穩定。因此，必須在確保安全前提下發展核能。

    2.2 核安全

    2.2.1 核安全方針和原則

    2018年1月1日實施的《中華人民共和國核安全法》提出了從事核事業必須遵循確保安全的方針和核安全工作必須堅持安全第一、預防為主、責任明確、嚴格管理、縱深防御、獨立監管、全面保障的七項原則。該方針和原則貫穿于核設施、核材料及相關放射性廢物采取充分的防預、保護、緩解和監管等安全措施，防止由于技術原因、人為原因或者自然災害造成核事故，最大限度減輕核事故情況下的放射性后果的包括核設施選址、設計、建造、運行和退役等活動，為核設施提供核安全設備的設計、制造、安裝和無損檢測服務等。基于此，建立理性、協調、并進的核安全觀，認真落實“四個并重”：發展與安全并重、權利與義務并重、自主和協作并重、治標和治本并重，全面推進核安全。

    為了貫徹安全第一、預防為主、責任明確、嚴格管理、縱深防御、獨立監管、全面保障的七項方針原則，建立正確的核安全觀，落實“四個并重”，核設施營運單位和尾氣提供設備、工程以及服務等的單位應當積極培育和建設核安全文化，將核安全文化融入生產、經營、科研和管理的各個環節。

    2.2.2 核安全標準

    堅持從高從嚴建立核安全標準體系，對具體的核能開發利用行為、設備、系統等制定應該滿足的技術指標和規范，作為核安全法律法規貫徹實施的重要手段和技術支撐。《核安全與放射性污染防治“十二五”規劃及2020年遠景目標》明確指出：

    “堅持法制，嚴格監管。完善核安全法規標準體系，與國際先進水平保持一致。”《核安全與放射性污染防治“十三五”規劃及2025年遠景目標》提出：“推進核安全標準系統化，加強核安全標準頂層設計和管理，建立核與輻射安全標準體系，加快制修訂一批核安全標準，強化核安全標準立項審查，提高標準與法規的銜接性。

    核安全標準包括專門的核安全標準和涉及核安全及對核安全有影響的相關技術標準。目前我國缺乏統一的核安全標準體系，核安全監管部門陸續制定發布了一系列核安全規章和導則（HAF,HAD），并制定了部分與核安全有關的技術標準，但缺乏專門的核安全標準[2,3]。我國的核電項目主要是參考美國、法國、俄羅斯等國家和國際原子能機構的技術標準，核電設備制造企業在生產中面臨多標準技術路線的問題，安全法明確要加強核安全標準體系建設。與核安全相關的標準包括以下四方面：一是放射性污染防治標準；二是放射性物品運輸安全標準；三是核安全技術標準；四是民用核安全設備標準。民用核安全設備標準是從事民用核安全設備設計、制造、安裝和無損檢驗活動的技術依據，包括國家標準、行業標準和企業標準。

    國家堅持從高從嚴建立核安全標準體系。核安全不同于一般的安全工作，要求必須更高更嚴，確保萬無一失，絕對安全。因此，在制定核安全標準時，在可得的技術條件下設定各種技術指標和參數，在多種方案可選的情況下，從高不從低，在管理規程的設計方面從嚴不從寬。

    2.2.3 與腐蝕相關的標準要求

    腐蝕是材料三大失效模式（腐蝕/斷裂/磨損）之一，在眾多材料失效原因中，由于腐蝕導致失效的比例超過50%。據調查顯示，1998年全年，美國所有核電廠因腐蝕造成的經濟損失高達42億美元，因腐蝕造成的停產或強迫大修損失高達6.7億美元，遠遠大于其他類型的發電方式。核電站的腐蝕問題一方面給電站帶來巨額的經濟損失；另一方面，嚴重的腐蝕事故也會影響到核電站的安全、可靠運行。

    從上世紀60年代至今，在運核電站發生了大量嚴重腐蝕事件，這些事件已經成為嚴重危害核電站安全和可靠運行的重要因素。

    國家核安全局頒布的核安全導則HAD 103/11 核動力廠定期安全審查規定第一次定期安全審查應在核動力廠開始運行后大約第十年時進行，以后每十年一次，直至運行終了。其中核動力廠安全要素主要包括：核動力廠設計；構筑物、系統和部件的實際狀態、設備和各鑒定、老化。

    國家核安全局頒布的核安全導則HAD 103/12 核動力廠老化管理 指出構筑物、系統和部件老化的有效管理是核動力廠安全、可靠運行的一個重要因素。規定了核動力廠壽期內的設計、建造、調試、運行（包括延壽和長期停堆）和退役各階段都應考慮的老化管理。要求采用系統化的方法協調所有相關的大綱和活動，包括認知、控制、監測以及緩解。

    3 核電廠腐蝕控制工程標準體系

    3.1 總目標

    以安全第一、質量第一為綱，開展核電廠腐蝕控制工程生命周期全要素影響因子理論研究；結合GB/T 33314-2016《腐蝕控制工程生命周期 通用要求》結合ISO/TC156 SC1 國際標準化組織金屬及合金的腐蝕技術委員會腐蝕控制工程全生命周期分委員會制定ISO標準的規劃，開展國內外核電廠腐蝕管理與控制示范應用研究；對二代、二代+、三代核電系統有關的腐蝕現狀及控制技術標準進行深度調研，研究確定國家和國際標準體系；優化腐蝕管理方案和腐蝕控制技術；提高核電廠的安全生產能力及服役壽命。

    目前我國擁有二代、二代+、三代核電乃至四代核電機組，類型全、發展快、潛力大，處于設計、建造、調試、運行階段，最早運行的機組已進入延壽取證準備期，通過大數據積累和系統性研究，上述總目標必將實現。

    3.2 具體目標

    3.2.1 理論研究

    在全面解讀GB/T 33314-2016《腐蝕控制工程生命周期 通用要求》的基礎上[4]，已制定并通過審查GB/T XXXXX-20XX核電廠腐蝕控制工程全生命周期通用要求，該標準主要針對核電廠核島腐蝕問題包括：應力腐蝕、輻照應力腐蝕，腐蝕疲勞、鋯合金燃料包殼高溫水腐蝕、蒸汽發生器傳熱管的腐蝕、硼酸腐蝕等；常規島包括：應力腐蝕，腐蝕疲勞，磨蝕，沖刷腐蝕和流動加速腐蝕等；電站配套設施（BOP）部分包括：海水、淡水、土壤、大氣、混凝土、微生物環境腐蝕等的腐蝕控制工程規定了貫穿于整個核電廠生命周期過程，對其腐蝕控制工程全生命周期內的目標、腐蝕源、材料、技術、開發、設計、制造、施工與安裝、裝卸貯存和運輸、調試、驗收、運行、測試檢驗、維護保養、維修、延壽、報廢、文件和記錄、資源、評估等要素做出規定，以滿足整體性、系統性、相互協調優化性的原則，實現安全、經濟、綠色環保和長生命周期運行的目標。

    參照有關國際組織（如IAEA，EPRI）發表的結果，分別對核島、常規島、以及BOP部分在海水、淡水、土壤、混凝土環境中的腐蝕現狀及控制技術進行深度的研究。

    參照有關國際組織（如IAEA，ASME）有關材料性能標準的先例，在調試，運行、測試檢驗、維護保養、維修、延壽等環節，建立適合于腐蝕控制工程全生命周期化管理的規則。

    已編制完成GB/T XXXXX-20XX 核電廠腐蝕控制工程生命周期 通用要求國家標準。

    擬申報制定GB/T XXXXX-20XX 核電廠腐蝕控制工程生命周期風險管理國家標準。

    通過以上研究明確核電廠全壽期腐蝕管理各階段需要開展的工作、各系統主要腐蝕機理及其敏感部位、核電廠腐蝕控制工程生命周期通用要求。

    3.2.2 示范應用

    以華龍一號為示范電廠，根據理論的研究成果，應用到以下材料、構件和系統：

    核島：應力腐蝕SCC、IASCC、腐蝕疲勞、鋯合金燃料包殼高溫水腐蝕、蒸汽發生器傳熱管的腐蝕、硼酸腐蝕的管理與控制。

    常規島：應力腐蝕SCC、腐蝕疲勞、磨蝕、沖刷腐蝕和流動加速腐蝕的管理與控制。

    BOP部分：海水、淡水、土壤、大氣、混凝土、微生物環境腐蝕管理與控制。

    從全生命周期管理角度，對上述腐蝕控制工程案例實施應用和風險管理。

    3.2.3 標準化研究

    利用不同的質量技術工具，對核電廠的腐蝕控制工程進行全生命周期化管理，對與質量核安全相關的各個要素進行重點控制，并進行合理的分析、評估、評價和持續改進，同時制定適用于核電站的各項腐蝕控制工程的全生命周期各個要素的詳細化、具體化國家標準，最終完成管理和技術銜接的文件、標準體系規劃。

    （1）原則

    核電廠腐蝕控制工程全生命周期通用要求應貫穿于整個核電廠腐蝕控制工程全生命周期過程，對核電廠腐蝕控制工程全生命周期內的目標、腐蝕源、材料、技術、開發、設計、制造、施工與安裝、裝卸貯存和運輸、調試、驗收、運行、測試檢驗、維護保養、維修、延壽、報廢、文件和記錄、資源、評估等要素做出規定，滿足整體性、系統性、相互協調優化性的原則，實現安全、經濟、綠色環保和長生命周期運行的目標。

    核電廠腐蝕控制工程全生命周期的通用要求的實施，應以各要素為對象，制定或選用相應的具體技術標準和規范。

    在核電廠腐蝕控制工程全生命周期內，應針對計劃、實施、檢查、行動等過程，建立管理體系，并有效執行和持續改進，以實現對腐蝕過程的整體控制，應符合GB/T 33314-2016第4章的要求。

    在核電廠腐蝕控制工程全生命周期內，必須按照HAF 003的規定制定和有效實施質量保證大綱；

    （2）目標

    應確保核電主體工程生命周期內各腐蝕控制工程之間實現相互協調優化性，核電廠腐蝕控制工程應確保整體工程生命周期內各要素實現整體性、系統性、相互協調優化性，實施縱深防御，使腐蝕得到有效控制，堅持安全第一、質量第一的原則，符合安全、經濟、綠色環保和長生命周期運行的目標，保護人員、社會和環境免受放射性危害。

    核電廠腐蝕控制工程目標應分解落實到全生命周期內各要素中，符合安全、質量和環境要求。同時，在生命周期的各個環節中得以溝通、實施和保持，并對其持續適宜性進行評審和改進。

    相互協調和優化腐蝕控制工程全生命周期內的各要素，使腐蝕控制工程生命周期與被保護主體工程的生命周期相適應。可維修或更換的材料和設備的使用壽命可短于主體工程的生命周期；不可維修和更換的材料和設備使用壽命應與主體工程生命周期一致；

    （3）頂層標準

    以GB/T 33314-2016《腐蝕控制工程生命周期 通用要求》為向導，貫徹GB/T XXXXX-20XX 腐蝕控制工程生命周期 管理指南和GB/T XXXXX-20XX 腐蝕控制工程生命周期 風險評價的要求，建立核電廠頂層標準：GB/T XXXXX-20XX 核電廠腐蝕控制工程生命周期 通用要求和GB/T XXXXX-20XX 腐蝕控制工程生命周期 風險管理。

    （4）中層標準

    將核電廠分為核島、常規島、BOP部分以及乏燃料儲存四部分在大氣、水、土壤、混凝土四大環境體系的相關腐蝕控制工程的要求分章論述，分為以下四章：GB/T XXXXX.1核電廠全生命周期腐蝕控制通用要求 第1部分—核島、GB/T XXXXX.2核電廠全生命周期腐蝕控制通用要求 第2部分—常規島、GB/T XXXXX.3核電廠全生命周期腐蝕控制通用要求 第3部分—BOP、GB/T XXXXX.4核電廠全生命周期腐蝕控制通用要求 第4部分—乏燃料貯存；

    （5）基礎標準

    基礎標準主要分管理和技術兩條路線。管理標準按工程全壽期的時間順序，包含設計選材、生產制造、安裝施工、調試接產、運行維護、大修、延壽和退役各個環節，并制定相應標準，滿足電廠技術管理人員的需求。技術標準則主要針對機組核島、常規島、BOP部分以及乏燃料儲存部分在大氣、水、土壤、混凝土四大環境體系的相關腐蝕控制和監檢測技術，為各大核電站防腐工程技術人員提供能解決現場實際問題的標準。

    4 全生命周期腐蝕管理與控制理念帶來的新挑戰

    可以預見，新標準的全面實施將對核電廠設計理念、設備制造、設備鑒定、建造調試、營運管理、檢查維修、執照取證、延壽模式、退役模式等帶來一系列新的挑戰。在設備鑒定方面，第三代核電提出了更嚴格的要求，在正在修訂中的設備鑒定國際標準中還引入了狀態監測以及經鑒定的退化程度等概念，要求對經鑒定合格的設備在運行中繼續加以監測，以根據實際狀況對設備的合格性再確認，顯著增加了設備鑒定活動的時間跨度和工作難度。應對這些挑戰，可以使核電設計、建造、運營等的管理和技術水平上升到一個新的高度，有利于核電的健康發展。

    與傳統的腐蝕管理理念相比，最大的不同是將腐蝕管理延伸到核電廠運行前的設計、制造、建設、調試等各階段并充分考慮腐蝕控制工程本身生命周期的影響要素的管理。例如，將腐蝕管理作為最終安全分析報告的一個專題，要求在設計階段就對潛在的腐蝕機理作深入研究，并將信息傳遞給制造方，由此可能從源頭上保證建成的核電廠從一開始就處于健康、穩健、優質的狀態，為將來長久安全、穩定、經濟地運行，乃至延壽運行創造好的先天條件。

    5 結論

    （1）開展核電廠全生命周期的腐蝕管理與控制研究并與腐蝕控制工程全生命周期通用要求相結合，將有機會對大量新建核電廠按新的要求開展設計、建造、調試和運行活動，為新建核電廠從一開始就處于健康、穩健、優質的狀態創造條件，進而為其長期安全、穩定、經濟地運行提供好的基礎，對核電行業長期安全可持續發展具有重要意義；

    （2）核電廠全生命周期的腐蝕管理與控制將傳統的基于運行的執行腐蝕大綱的腐蝕管理擴展到設計、建造、調試和退役各個階段。這一新理念將對核電廠設計、設備制造、設備鑒定、建造調試、營運管理、檢查維修、執照取證、延壽模式、退役模式等帶來一系列新的挑戰，對核電廠全生命周期內的各主要活動注入新的內涵。

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責任編輯：王元

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