聚变能资源丰富、高效、安全、无高放射性废物，是人类理想的清洁能源，可控核聚变作为我国核能发展“三步走”战略的最终阶段[1]，是解决未来能源问题的重要途径之一。聚变实验装置是研究验证未来聚变堆关键科学技术和工程问题的集成实验验证平台，在可控核聚变实现商业化应用发展路线中具有重要地位。在当前可控核聚变从科学研究向工程转化的临界点，针对聚变实验装置的特点，开展其建造过程的质量管理研究，分析核质量保证要求在聚变实验装置建设中的适用性，在ISO 9001质量管理体系的基础上，借鉴HAF 003核质量保证的关键管理要素以及核电厂对安全重要物项和服务的管理工具和方法，构建融合的适用于聚变实验装置建造过程的质量管理体系，可为进一步形成聚变相关系统的质量管理和检测验收准则提供保障，为未来聚变商用堆建造质量保证奠定基础。

1、聚变实验装置建设项目的特点

在磁约束聚变能发展战略中，聚变实验装置处于科学可行性与工程可行性的过渡阶段，以等离子体物理实验和科学技术验证为主，其目标是实现氘氚等离子体燃烧、聚变能量增益（Q>1），集成验证聚变堆各项单元技术，演示聚变能发电，解决聚变能发展面临的关键科学与工程问题。聚变实验装置是一个复杂巨系统，具有大科学装置的复杂性和集成性，是研究探索型项目，其主要特点如下。

1.1具有科研与工程双重属性

聚变实验装置是聚变发展进程中极为重要的一环，是进行科学研究与技术论证的开创性探索实验过程，属于科学研究项目，具有探索性、不确定性和创新性等特点[2]。而聚变实验装置的建造是工程项目，有资源、进度和质量约束，需明确各项关键技术指标及要求。因此要平衡两种属性的差异，需采用具有灵活性和针对性的质量管理手段和方法，在探索实验过程中逐步形成聚变相关系统的质量验收准则及质量检验方法与标准。

1.2多学科交叉，复杂巨系统

聚变实验装置是聚变能应用和科学发展研究的重要实验平台，是集聚技术创新资源的载体，涉及磁体、真空、控制、辐射防护、诊断、低温、电源等多学科领域[3]，交叉性强，具有技术密集型、人才密集型的特点。聚变实验装置由多个大系统组成，每个大系统进一步分级为若干个小系统，各系统之间、系统内部存在密切的相互作用，同时与园区建筑、政府主要监管部门等关联密切，技术接口与管理接口众多，建设规模大，建设周期长，是一个复杂巨系统。

1.3涉及核材料，考虑核安全问题

聚变实验装置将采用氘-氚作为原料，实现氘氚聚变反应，达到等离子体点火燃烧条件，获得氘氚聚变功率。氚作为核材料，我国对其实施管制，氚也是聚变放射性的主要来源，与前期研究的等离子体物理实验装置（如东方超环、中国环流器二号M装置等）相比，聚变实验装置会涉及核材料使用以及核与辐射安全问题。

2、核质量保证要求在聚变实验装置建造过程中的适用性分析

HAF 003《核电厂质量保证安全规定》是核质量保证体系的主要文件，由国家核安全局正式发布，具有强制性，旨在确保核电厂的安全运行和管理，提出核电厂全生命周期质量保证大纲的原则与目标，适用于核电厂安全重要物项以及对这些物项和服务质量有影响的工作或活动[4]，强调分级控制、按物项/服务对核安全的重要性采用不同的控制水平和验证方法。

2.1核质量保证

在核质量保证体系中，质量保证是通过确保所有项目活动都是在有计划、成体系和可控的方式下完成核电项目管理的方法，正确执行项目活动，避免或及时发现并纠正核电厂的设计、建造、调试和运行中的故障、错误和缺陷，以提供足够的“置信度”。质量控制则作为质量保证的重要组成部分，涉及所有为控制和测量某一物项、工艺过程及装置性能而实施的质量保证活动。

核质量保证的目的是通过确保质量来保证核安全，其质量管理模式是法治，在法治的环境下明确每个人的职能、责任、权限，各岗位按章执行，协调一致地实现质量要求和质量目标，进而确保核安全。其主要原则是实施有效管理，对各项影响质量的活动提出要求和措施，包括验证每一种活动是否已正确进行，出现不符合时是否采取必要的纠正措施等。核质量保证的主要管理理念包括PDCA(Plan-Do-Check-Act）循环、领导作用、全员质量保证、分级管理和全过程管理。

2.2核质量保证体系与ISO 9001质量管理体系的对比

核质量保证体系与ISO 9001质量管理体系相比主要区别在于目的和适用范围。核质量保证体系是以质量求安全，通过对安全重要物项及服务的质量管理，达到设计预期目标，从而确保核安全，适用于核设施和活动，以项目实施的全生命周期的质量保证为主线，是核电行业的具体质量管理要求与细则。而ISO 9001质量管理体系以顾客满意为核心，致力于提升质量赢得市场和增加效益，通过质量管理来满足顾客提出的要求，广泛适用于各行业的产品和服务，重点强调组织的质量保证能力给客户提供的信心，是具有“普适性”的通用质量管理框架和原则。

表1 HAF 003法规与ISO 9001-2015标准主要区别

2.3核质量保证要求在聚变实验装置建造过程中的适用性

核质量保证的实施对象是核电厂和其他核设施，相比于聚变，裂变核电厂较为成熟，其核安全风险极高，采用强制性的核质保法规能有效保障其安全运行和经济效益。而聚变尚处于科学研究探索、解决关键科学技术和工程问题阶段，与裂变相比，聚变反应条件极为苛刻，一旦不满足约束条件即刻停止，不存在临界风险，具有固有安全性[5]。聚变实验装置主要研究如何维持聚变反应，其使用核材料的量非常小，产生的放射性极为有限，其安全要求相对较低，从利益代价和推动新事物发展的角度分析，无须按照成熟的商用核电厂全面采用核质保体系实施管控，核质量保证的要求并不完全适用于聚变实验装置。

聚变实验装置的科研探索性决定了项目质量管理重点在于实施过程策划，保障资源支持与投入，确保质量管理流程的符合性。其工程属性则要求从设计到建设全过程严格管控，在规定的时限内保质保量地完成工程目标，重点关注项目全生命周期的质量保证。因此，核质量保证按照PDCA的循环，发挥管理者作用，全员参与、实施项目全过程质量控制的管理理念适用于聚变实验装置建设项目。对于聚变实验装置建设的关键过程和安全重要物项，核质量保证采用的分级管理、采购控制、关键过程的物项和工艺控制、检查和试验控制等管理工具和方法同样适用。但对于各项管控的具体要求和管控深度，则需要结合聚变实验装置的特点进行适当调整，在确保项目质量的同时，不阻碍聚变的研究与发展。例如质保分级管理，核电厂以物项的安全功能为分级的主要依据，而聚变因其固有安全性，物项的安全重要性在质保分级的权重则有所降低。

3、应用核质量保证要求的聚变实验装置建设项目质量管理体系构建

为确保聚变实验装置建设过程中质量稳定可靠、核安全有效保障，基于聚变实验装置建设项目的特点，以ISO 9001标准要求为基础，结合HAF 003核质量保证的特殊要求，借鉴其对安全重要部件及关键过程的管控流程和方法，构建ISO 9001与核质保规范相融合的质量管理体系，以实现“凡事有章可循、凡事有人负责、凡事有人监督、凡事有据可查”，既体现项目质量管理满足相关方的需求和期望，又符合核行业“以质量保障安全”的管理要求[6]。

构建聚变实验装置建设项目质量管理体系以“项目实现过程为主线，管理支持全面保障”为指导思想，在明确组织机构和岗位职责权限的基础上，分解项目实现全过程识别各控制要素和质量关键控制点，结合项目特点提出相适应的管控要求，实现质量管理要求及质量控制点在项目过程中的全面显性化。同时，管理及支持过程重点围绕项目实现过程，实施体系评价、检查和改进，提供各种资源保障质量管理体系有效运行。

3.1开展质量管理体系策划，确定总体要求

开展质量管理体系策划，明确质量保证体系的适用范围，包括适用对象、适用时间阶段、适用的组织和人员等。对质量管理体系提出全面性、适宜性、可执行性和有效性的总体要求，明确质量管理体系所依据的法律法规要求以及建立原则，表明管理者为实现既定目标提供计划、指导、资源和支持，执行者负责实现质量，验证者负责评定管理过程和工作执行情况的有效性，并制定、实施和保持项目质量方针，策划并明确质量目标，传递至项目组成员及其他相关方。针对质量管理体系，单位的法定代表人需签署发布质量保证政策声明，对质量保证的执行、资源支持、人员授权等做出承诺。

3.2发挥领导作用，明确岗位职责与权限

领导在质量管理体系中至关重要，负责制定质量方针、分配任务与资源、关键时期作出决策、能够推动质量管理体系的深入实施，确保其各项要求得到有效执行[7]。在质量管理活动中，领导的作用主要体现在统一组织的宗旨和方向与内部环境，创造一个团结、高效且集体主义感很强的质量文化和环境，使全体成员充分参与质量管理的各项活动，从而达到预期目标。充分发挥领导作用能有效确保质量管理体系的有效性以及提供正确的指导和保证。建立质量保证的组织机构，明确各组织机构间的责任线，以及与组织机构图一致的所有相关部门和关键岗位的职责范围和权限，必须确保质量管理人员和部门有足够的权力和独立性实施质量监控工作，并具有直接向高层管理者或部门报告工作的渠道。

3.3提供资源支持，保障质量管理体系有效运行

充足的资源支持是保障项目成功的关键，项目需配备足够数量且具备能力的人员，提供并维护所需基础设施、测量仪器和设备、信息和通信技术、所需的运行环境等资源，才能有效地实施质量管理体系。质量的核心在于人，人的素质决定工作质量，工作质量决定产品质量，因此项目配备的人员素质和能力，会直接影响项目的实施效果和最终质量水平。根据岗位职责和岗位能力要求选择合适的人，组织与工作活动相关的知识、技能和质量意识培训，并授权以确保相关人员胜任岗位。

图1 聚变实验装置建造质量管理体系框架

同时，需建立项目风险管控程序，全面识别项目实施过程中的风险和机遇，分析发生概率与影响，制定并实施与风险影响相适应的应对措施，监视风险应对措施的有效性，分层级动态监控风险，确保风险可控。

对于影响安全重要物项的质量活动必须制定成文的程序、细则和图纸，包含适当的定量和（或）定性的验收准则，并实施定期审查和修订确保无遗漏。所有上述活动必须按照书面的程序、细则和图纸执行，形成足够使用的质量保证记录，要求与所记述的物项或服务相对应。

3.4应用分级管控，实施项目全过程质量控制

分级管控是基于失效模式分析和风险评估，通过分级有效分配和协调任务、责任和资源，实现质量管理工作的系统化、精细化和标准化的机制。聚变实验装置是一个复杂巨系统，将使用少量的具有放射性的核材料开展验证实验。核聚变反应具有固有安全性，其主要安全功能是放射性包容和辐射防护，无核级设备，只有安全重要级和非安全级物项。为确保装置安全与可靠，在项目实现过程策划时充分应用分级控制机制，基于安全重要级物项的分级进一步实施质量分级、程序和文件分级、采购物项分级、过程监督与控制分级等，优化资源配置，做到有的放矢，精准控制。

在聚变实验装置建造过程中，根据HAF 003的要求对安全重要级的物项的设计与开发、研制、集成装配、检验与验收、测试活动、试验运行等过程进行全面的策划和控制，并有效组织各相关方开展质量控制活动。针对聚变实验装置复杂工程的过程控制，借鉴核质量保证的检查与试验控制方法，结合国际热核聚变实验堆（International Thermonuclear Experimental Reactor,ITER）的质量管理实践，采用制造与检测计划确定需检查的过程、要求和验收准则，基于关键质量特性，分级设置各相关方的质量控制点，以实现各相关方活动的有序放行和协同管控，实现可追溯性的同时保证全过程质量。

3.5测量分析与评价，持续改进质量管理体系

制定质量管理体系绩效评价准则，策划项目监视、测量与分析评价方案，明确实施监视和测量的对象、时间和频次、测量数据分析方法，及时发现产品、过程和体系中存在的问题并加以改进，形成质量管理体系的自我完善机制。

监视、测量的数据来源主要包括检验检测记录、不合格信息、供应商信息、用户情况反馈等与产品质量有关的数据；与质量体系有关的信息，包括运行过程的监视和测量信息、审核记录和报告、质量管理评审记录和报告以及同类装置的国内外技术水平、竞争对手的产品和过程信息、行业动态信息等。利用分析结果对产品和服务的符合性、质量管理体系的有效性、外部供方的绩效等进行评价，识别体系、过程、产品和服务的改进机会，实施改进措施，以确保质量管理体系持续满足要求。

4、总结

核质量保证体系是核电行业发展实践过程中形成的一套行之有效的质量管理体系，基于聚变实验装置项目的特点，在聚变实验装置建造过程中引入核质量保证要求，借鉴核电厂质量保证的管理工具及方法，既有效保障聚变实验装置的产品质量，又有助于探索适合于聚变堆的质量管理要求和实践模式。

以ISO 9001标准要求为基础，引入HAF003核质量保证的全过程质量管理的具体要求，从体系策划、组织机构、支持过程和实现过程等方面构建聚变实验装置建造过程的质量管理体系，同时开展测量、分析与评价，持续改进，为各系统设计研制与验证逐步形成一整套适合于聚变的质量管理规范及各系统部件的检测验收准则提供体系保障，为未来聚变工程堆和商业堆建设的质量保证提供支撑与基础。

参考文献:

[1]国家发展和改革委员会.核电中长期发展规划(2005-2020年)[Z].北京:国家发展和改革委员会,2007:10.

[2]西桂权,付宏,刘光宇.中国大科学装置发展现状及国外经验借鉴[J].科技导报,2020,38(11):6-15.

[3]刘永,李强,陈伟.磁约束核聚变能研究进展､挑战与展望[J].科学通报,2024,69(03):346-355.

[4]国家核安全局.核电厂质量保证安全规定:HAF 003-1991[S].北京:国家核安全局,1991.

[5]刘伟,钱天林.聚变堆的核安全分析[J].中国核电,2020,13(6):741-746.

[6]徐蒋明,贾伟江,黄兴鹏,等.基于融合式质量管理体系的核电科研项目质量保证实践[J].核标准计量与质量,2020(04):26-32.

[7]杨辉.质量管理体系中领导作用的理解与实施[J].电子质量,2006(03):34-36.

基金资助:合肥综合性国家科学中心能源研究院自主立项项目“22KZS306”的支持;

文章来源:韦敏,段红卫,黄素贞,等.核质量保证在聚变实验装置建设项目中的应用研究[J].核安全,2024,23(06):41-46.