美国核监管委员会(NRC)发布核电厂应急柴油机失效分析报告

近年来，美国核监管委员会(NRC)屡次对核电厂应急柴油发电机(EDG)性能问题开展调查。其中多数案例通过问题整改使核电厂从轻微偏高的“白色”状态恢复至“绿色”状态。虽然这些性能问题的解决方案均已获NRC认可，但事件本身凸显出：在核能领域全面贯彻积极的安全文化、并将其延伸至常规电厂辅助系统的重要性。

若干核电厂情况

Calvert Cliffs核电厂2023年4月24日通报一起事件：一台EDG在例行测试期间因发动机内存在异物，发生气缸故障并跳闸。星座能源公司开展了根本原因分析，发现该异物可能是在2020年8月22日1A号EDG维修期间进入设备内部，且一直留存至故障发生时。通报指出，系统中原本存在较大体积的异物，这些异物必须分解到足以进入喷油器的尺寸，才会引发性能问题。由于2020年8月之后，1A号EDG柴油燃油系统未进行任何排除异物的维修工作，因此并未发现该异物。

2023年10月，NRC指出Calvert Cliffs核电厂自1A号EDG投运以来，未能充分制定和实施维修说明及操作规范，而这些内容本应合理保障该设备的可靠性、可用性和运行。NRC表示：“与1A号EDG及相关润滑油系统、燃油系统相关的说明、指导文件和部件更换周期，本可在一定程度上确保采取适当的预防性维护措施。”未能按照电厂和供应商的指导要求执行这些维护工作，导致或加剧了发动机燃油工况失衡，最终引发设备故障。

该公司与NRC共同开展的根本原因分析最终确定了两项根本原因：

1. 在2020年8月1A号EDG系统停机维修窗口期之前，电厂管理层未能持续引导员工严格遵守异物控制程序要求，也未强化员工实现持续无事故运行所需的行为规范。

2. 2020年8月1A号EDG系统停机维修窗口期期间，未执行和落实维修工作中异物控制程序的相关规范要求。

究其原因为：在2020年8月1A号EDG系统停机维护窗口期之前，电厂未有效利用性能改进工具完善异物控制程序。

NRC最终在2024年4月得出结论：

1. 工程技术人员未能成功为包括1A号EDG在内的法国阿尔萨斯机械制造公司(SACM)柴油发电机制定喷油器的预防性维修策略。

2. 系统工程师和工程经理在为SACM柴油发电机制定预防性维修策略时，未充分践行技术人员应有的履职行为规范和技术责任。

Catawba核电厂

2025年4月24日，NRC明确了Catawba核电厂未能落实柴油发电机厂房通风系统功能维修措施的根本原因。通报指出，许可证者未意识到《更新后最终安全分析报告》(UFSAR)中未描述该系统的备用运行方式，且未采取充分措施确保将UFSAR规定的测试内容纳入监督测试程序。

Davis-Besse核电厂

2022年1月，NRC确认了Davis-Besse核电厂2号EDG无法使用和运行的根本原因分析结果。该问题源于：当依赖转速开关保障电厂安全时，电厂未选择适用于安全相关EDG运行的转速开关。NRC指出，这并非EDG本身的问题，而是由于未能充分整合、内化和巩固与直流配电系统独特设计缺陷相关的运行经验及厂内经验。

Joseph M Farley核电厂

2024年1月24日，NRC明确了Joseph M Farley核电厂一项性能问题的根本原因。该问题涉及在B号EDG维修作业期间，作业指导书中未提供充分的定性或定量验收标准。

润滑油止回阀阀盖重新装配的作业指导书中，定性和定量验收标准均不充分，导致2023年10月11日该阀盖受损，最终造成每分钟2.3加仑的润滑油泄漏。

电厂工作人员的评估确定了两项根本原因。其一，EDG循环润滑油泵排出管道的固定装置不足以防止联轴器分离。其二，由于故障排查流程存在“缺陷和执行薄弱环节”，2022年11月未能识别并纠正循环润滑油系统的故障模式。

在制定“EDG润滑油总管供油止回阀泄漏修复”工作单的过程中，维修管理层未强制要求遵守公司的“管理模式”流程。这导致工作人员未意识到垫片安装相关的风险及潜在后果，且工作单指导说明缺乏成功安装垫片所需的足够细节。此外，工程工作尚未完成时，该工作单便被设为“就绪”状态。工程管理层未强调技术严谨性，也未强制要求遵守“管理模式”流程。因此，未将添加垫片识别为配置变更，未认识到修复策略相关的风险及潜在后果，未评估适用的设计考量及影响，且未明确规定扭矩值。

North Anna核电厂2号机组

2025年1月24日，NRC确认North Anna 2号机组未能制定符合实际情况的异物控制书面指导文件，其根本原因是2008年遗留的设计变更流程缺乏足够严谨性。该流程未将异物问题纳入设计考量，导致所选装的EDG继电器设计易受异物侵入影响。持证者已修订《设计属性审查清单》，针对当前继电器设计的异物控制敏感性制定并实施了特殊改装考量及控制措施，并修订了继电器接收与仓储环节的包装处理及开启指导说明。

VC Summer核电厂

2024年5月1日，NRC就VC Summer核电厂未能识别并纠正影响A号EDG燃油系统管道的故障机制，阐述了相关根本原因。其一，《纠正措施程序》(SAP-0999)第13版及后续修订版未能推动对EDG燃油管道裂纹的有效评估与解决。其二，燃油管道设计在维修调整方面存在不足，给重新校准管道以修复泄漏接口带来了挑战。

此前在2023年5月，NRC已评估了该厂未能识别并纠正B号EDG振荡问题的根本原因。评估发现，该机构未充分验证EDG监督测试程序中观察到的意外振荡现象，反而将其归因于冬季天气导致的电网波动并合理化。NRC在对运营方的前期分析提出质疑，称运营方认为“在要求的事件等时模式下，B号EDG可能在某个时刻性能下降并完全失效……但提交的书面回复并未改变这一观点”。

NRC表示，运营方所采用的标准并不适用于一般稳态运行场景。NRC不同意以下分析结论：在监督性测试期间观察到应急柴油发电机与电网同步运行时的开路工况适用于所有运行模式，且该工况在运行过程中不会进一步恶化，并暗示所观测到的大幅EDG扰动属于轻微波动，在持续运行期间处于EDG自我恢复能力范围内。相反，NRC指出，监督运行所产生的数据集存在局限性。工程报告未涉及故障的随机性，未建立两种不同运行模式之间的关联，也未讨论发动机预期振动的潜在差异。报告显示开路情况呈上升趋势，NRC称“连接点的磨损很可能导致永久性开路，进而造成电子调速系统完全失效”。

过往相关问题

EDG相关性能问题并非NRC记录中的新情况。例如，在2018至2019年间，就已记录了两起相关事件。

2019年6月27日，NRC指出，2018年Peach Bottom核电厂一台EDG发生故障的根本原因是：工作人员未能制定相关措施，确保及时识别并纠正与扫气止回阀相关的质量不利条件。由于该EDG不可用时间超出技术规范允许范围，Peach Bottom核电厂2号和3号机组违反了《技术规范》中“电力系统——交流电源——运行”相关要求。

2018年针对Perry核电厂的一项调查结果显示，该厂未能评估稳压二极管故障对EDG控制电路的影响。在控制电路中引入新型二极管，最终导致EDG控制电路失效，使EDG无法运行。

同样在2018年，NRC针对Catawba核电厂所有EDG的设计缺陷制定了纠正措施。NRC要求Catawba核电厂在对稳压器进行详细仿真的基础上，修改所有EDG的稳压器以解决设计缺陷，防止二极管损坏。同时，NRC要求以18个月为最长间隔，通过更换二极管和硅控整流器的方式开展预防性维护，并要求该厂修订其《运行经验程序》——通过汲取经验、认可未来工程变更、审查历史性能趋势，确保识别出预防性维护策略所需的变更。

对未来行业的启示

此次围绕柴油发电机问题的简要梳理，并未反映出行业层面的系统性问题。相反，它展现了多种技术因素和人为行为可能对这类设备系统产生影响——该系统虽为人所熟知，却是维持“纵深防御”安全理念的关键。

这一点也应给快速发展的新一代小型模块化反应堆(SMR)的开发与推广，乃至致力于核聚变技术商业化的相关行业敲响警钟。与早期核技术相比，大多数开发商在这些新设计中更多采用“现成组件”模式。这种技术路线依托工厂预制，应该会降低建造成本，且能快速吸纳其他领域同类技术的运行经验。部分SMR开发商甚至力求实现“全生命周期一站式”设计：设备在使用寿命初期整体运抵现场，末期整体回收至专业场地进行废物处理，在运行期间实现尽可能多的“无人干预”操作。

但正如EDG的相关经验所示，这些常见组件仍是核电机组的核心组成部分，更是机组安全与运行体系的关键环节。“现成组件”绝不意味着“安装了事，不再过问”。