胡振华 任 涛 赵 军

（中广核核电运营有限公司）

0 引言

作为清洁能源，核电受到越来越多的重视，尤其在碳中和、碳达峰的全球背景下，核电发展前景光明。与此同时，核安全作为核电发展的前提，也是最为关注的问题。针对在核电站执行核安全功能的物项而言，其可靠性直接影响到了核电站的安全稳定运行，因此安全级物项的质量控制尤为重要。此前，设备制造厂需根据核质保大纲及法规的要求，建立有效的核质保体系。但20世纪后半叶随着核电大发展结束，核电订单急剧减少，一些具备核监管设备制造资质的厂家，出于成本等方面考虑，不再维持核质保大纲［1］。一旦安全级物项停产，即存在备件保障困难。

在此环境下，美国在1975年首次提出了商品级物项核级转化（简称“商品化”，英文简称CGD），即采用商品级物项（不是按核质量保证大纲为核设施专门设计和制造），通过技术分析和相关质量控制措施，保证物项能够执行预期的安全功能，使其等效为按核质保大纲生产制造的核级物项的过程［2］。

国内核电站目前也广泛存在因安全级物项停产淘汰，没有安全级物项可供替换的问题。为了解决核电站安全级物项的备件保障问题，必须进行商品化。作为商品化鉴定的前提，商品级物项选型要求的准确性关系到商品化成功与否，甚至关乎核电站的安全。

1 商品化方法简述

商品化有两个关键环节：技术准备和核级应用适用性评估［2］，商品化流程如图1所示。

图1 商品化主流程

（1）技术准备

主要是基于核电站设计要求确保物项分级和采购文件技术要求的正确性，关键点是确定物项关键特性，需要开展安全分级、物项故障模式和影响分析等活动。

（2）适用性评估

主要是验证商品级物项的关键特性，以确保物项满足技术准备过程中确定的质量和采购技术要求，能够执行预期的安全功能。通过适用性确认，可认为商品级物项等效于按HAF003安全级质量保证体系进行设计制造的安全级物项。

2 关键特性的概念及分类

根据商品化方法及流程，不论是技术准备环节，还是适用性评估环节，都必须确定物项的关键特性。什么是物项的关键特性呢？相关概念说明如下（见图2）。

图2 物项特性的典型关系

特性：是物项可识别和可测量的属性／变量，包含识别属性、设计特性等。

识别属性：也叫标识属性，主要表征物项的编号、型号、图号、铭牌等属性。

设计特性：是指确定物项的构造、安装方式和功能、性能所必要的特性。

关键特性：是那些为物项执行其预定的安全功能而提供合理保证所必需的特性，一旦超出了规定的性能要求，会直接影响到产品的性能和质量，从而导致物项无法执行安全功能，甚至直接影响核电站安全功能。

关键特性又包括物理特性、性能特性和研制过程特性。

物理特性：是针对物项本身的物理属性，包括物项的形状、结构、尺寸、接口、材质、重量等属性。

性能特性：是在设计环境下，物项执行预期的安全功能及应满足的性能相关描述。环境特性包含温度、湿度；功能特性可以通过输入和输出变量函数表达式；性能特性则是一些量化指标，电气相关设备／物项的性能特性主要包含额定电压、额定电流、额定功率、绝缘电阻、耐压等级、泄漏电流、浪涌等级、动作值、返回值、响应时间、容量／负载、精度、可靠性等。

研制过程特性：是针对物项在设计、制造过程中必须的质量保证和过程控制属性。针对同一过程特性，即便不同批次的产品，其物理特性和性能特性必须是一致的［3，4］。

物项的特性，可以通过如下方式获取。

1）根据产品详细设计信息，如产品研发手册、产品设计说明。

2）参考产品资料中性能指标描述，如产品使用说明书。

3）参考相应标准／规范中对该类型物项的性能描述。

4）根据现场功能及失效模式分析，对物项现场功能实施造成影响的因素。

5）结合现场运行经验、故障反馈。

6）考虑产品安装方式、安装尺寸、外形尺寸、接口类型及方式。

7）考虑现场安装运行环境，如温度、湿度、海拔、EMC等。

8）根据物项识别属性，如产品铭牌、标牌的记录信息。

3 关键特性识别方法

关键特性的控制是核电站商品级物项质量管理的重要手段，直接关系到物项执行安全功能的可靠性，从而影响核电站运行的安全及稳定，因此关键特性的识别准确性至关重要。

如果在产品研发、设计、制造、装配、验收中，如对物项的每个特性都进行控制，需要过多的投入，执行起来也很困难，其实也完全没有必要。故需对产品的特性进行分析和筛选，剔除对于产品质量影响不显著的特性，仅保留那些对产品质量具有重要影响的关键特性。

关键特性的识别通常可以通过如下两种方式进行，一种是通过使用实际设计信息，一种是通过物项失效模式及对安全功能的影响分析（FMEA）进行识别［5］。

3.1 通过使用实际设计信息进行关键特性识别

主要针对可以从产品原始的设计文件或者所参照的设计标准中提取该物项的技术／质量要求，进而从该物项的设计特性中确定该物项的关键特性，注意包含环境因素和抗震性能。确认识别的关键特性并记录，制定各特性允许的公差范围，形成物项特性的验收准则［6］。

以电压继电器为例，可从产品资料中提取相应特性参数，进一步进行识别和分析，筛选出额定电压、额定频率、测量范围、触点材料、负载能力、接线能力、防护等级等性能特性，安装方式、安装尺寸、外形尺寸、重量、环境温度、湿度等物理特性作为关键特性。

也可从其所执行的标准进行相应特性的识别和提取，如电压继电器参照执行的标准之一GB14598.127Y2013《量度继电器和保护装置 第127部分：过／欠电压保护功能要求》，从中可以提取启动时间、动作时间、返回时间、复归系数／返回系数等重要参数，结合现场功能分析，其影响电压继电器安全功能的执行，故均列为关键性能。

3.2 FMEA方法进行关键特性识别

针对无法获取原始设计文件的物项，其关键特性的识别，还可以FMEA进行评价，方法如下：

（1）安全功能分析

根据物项初始设计功能，结合现场实际应用，分析物项在系统或设备运行中所执行的安全功能，并据此确认商品级物项的安全级别及适用范围。

（2）物项失效分析

识别商品级物项存在的失效模式，分析失效后对核安全相关系统或核电站安全功能的影响。

（3）关键特性选择

根据失效分析，识别哪些特性的变化可能引起物项失效，进而影响核安全功能的执行；这些特性可以确定为关键特性。

（4）记录关键特性

复核所选的关键特性，剔除重复的、有包络关系的，记录物项选取的关键特性。

通过FMEA方式，就电压继电器进行关键特性识别过程简化示例，如表1所示。

表1 通过FMEA进行关键特性识别示例

3.3 综合法

综合法，即结合前述上述两种方法，汇总全部关键特性，并根据物项在系统／设备中执行的安全功能及失效影响分析，筛选并记录最终的关键特性。

以电压继电器为例，综合参考不同厂家的电压继电器产品资料、结合电厂SDM或EOMM文件、产品铭牌，并依据电压继电器适用的标准／规范，识别出电压继电器全部可能的关键特性。在此基础上，通过安全功能及失效影响分析，最终形成如表2所示的关键特性识别表。

表2 电压继电器关键特性汇总清单

（续）

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4 结束语

因设备停产或者原始物项不满足现场使用要求等原因，目前在运核电面临着核级备件保障的问题。商品化可以有效解决核级备件的供应问题，确保核电站安全稳定运行，有必要大力推广。但作为商品化的前提，必须对商品级物项的关键特性进行准确的识别和筛选，从而才能在此基础上进行后续的性能验证，确保商品级物项满足现场的安全功能要求。本文提出的方法可以准确、有效地指导商品化物项关键特性识别工作的有序开展，对核电站安全级物项的备件保障有着重要的意义。