先进堆人因角色演变与监管应对

作为在人因绩效与核能运行交叉领域工作的人因专家，我们正见证核能行业数十年来最重大的转型之一。小型模块化反应堆、微堆及其他先进设计的涌现正在重塑行业格局。数字化仪表与控制系统、非能动安全系统以及更高程度的自动化，为提高安全裕度和实现更灵活的运行创造了机遇。这些特性也从根本上重新定义了“运行”核电站的含义。人因角色、自动化与非能动系统之间的相互作用，塑造着人们如何保持情景意识、做出判断并在必要时进行干预。这些发展既影响运行现实，也影响核安全赖以建立的监管基础。

转型始于操纵员的角色。几十年来，操纵员通过操作模拟控制装置、解读就地仪表并借助振动或声音等感官线索来积累专业知识。在先进反应堆中，操纵员将通过数字化界面监督高度自动化的系统。他们在日常运行中可能很少执行手动操作，其角色转向监控、诊断和管理异常情况。

这一转变更加强调数字化信息的质量。由于缺乏帮助检测异常工况的物理线索，操纵员将完全依赖显示界面组织和传达电站状态的清晰程度。他们通过界面设计、数据集成和透明的自动化行为来保持情景意识，而非依赖与设备的物理接近。这些变化要求重新思考组织如何培养操纵员、设计控制室，以及制定适合监督控制而非手动控制的规程和培训。

我们正密切关注新兴的先进反应堆设计概念，如远程、多机组和自主运行，及其对人因绩效的影响。其中一些方法将集中式控制中心置于负责单个厂址的多个反应堆模块，甚至地理上分布的多个反应堆机组。在某些概念中，运行职责完全在厂外执行，由强大的数字通信系统支持。

虽然这些概念具有提高效率的潜力，但也带来了独特的人因绩效挑战。在缺乏物理接近的情况下，界面必须传达清晰、可操作的信息以支持异常检测。通信系统必须足够强大，不仅能支持正常运行，还能支持异常事件、网络中断和连通性降级时段。分布式团队需要明确定义的角色和权限，因为职责划分不清可能导致关键时刻的犹豫或冲突行动。

自主运行概念增加了另一层复杂性。随着系统承担更多自适应或独立行为，根本问题变成：自主系统到底有多自主？高度的自主性，加上操纵员在意外情况下可能仍需干预的预期，造成了与仅将操纵员控制限于基本手动停堆能力的设计截然不同的人因挑战。操纵员必须理解自动化行为、预判局限性并有效监督系统行为。

尽管技术和运行环境在变化，经典的人因挑战依然存在，且往往更加突出。

当人类很少干预，然后在动态或异常事件中迅速重新介入时，情景意识可能下降。自动化可以降低常规工作负荷，但也可能导致低参与度时段，随后在异常工况下认知需求突然激增，这种模式在当前运行中已观察到，但在先进反应堆中预计会更加明显。对自动化的信任必须适当校准，因为过度信任和信任不足都可能导致错误或不必要的干预。

数字化环境引入了新的错误途径，如模式混淆、错误机组操作或信息密集显示中的遗漏提示。当操纵员很少执行关键手动操作时，技能保持也成为挑战。定期培训、逼真模拟和基于场景的练习对于确保操纵员为罕见的高后果事件做好准备至关重要。

最后，组织因素日益重要，因为先进反应堆可能由新进入者或跨多个厂址管理机队的组织运行。培训计划可能由开发商或供应商集中领导，而非运行组织。精简的人员配置、分布式运行以及供应商和持证者之间的共同责任可能给机构知识、协调和文化带来压力。核安全文化必须有意识地培育，包括公开沟通、鼓励提出关切，并确保决策将核安全置于优先地位。

多个行业已面临与自动化、远程操作和分布式团队结构相关的类似挑战。航空业提供了管理飞行员与自动化交互、解决模式混淆以及支持监督角色警觉性的广泛证据。海事和海上能源运行凸显了远程监控中心和分布式团队协调的经验。航天系统提供了管理高度自动化和确保操纵员为罕见高后果干预做好准备的教训。在这些行业中，共同的主题浮现出来：验证自动化行为，设计能揭示系统意图的界面，并保持清晰的权限结构和通信路径。这些经验教训很多都高度适用于先进核能领域，并正在为当前的研究和导则制定提供信息。

监管与技术同步演进。2026年，美国核管会最终确定了10 CFR Part 53，这是一项风险指引、技术包容的规则，旨在支持先进商业反应堆的许可。一项配套框架10 CFR Part 57正在为微堆和其他低后果设计制定中。

这些规则制定建立在1979年三哩岛事故后引入的长期原则之上，重申了人因工程的重要性。Part 53明确了这一点：10 CFR 53.730(a)要求“在所有预期进行人类活动以执行或支持电站安全或应急响应功能持续可用性的场所，电站设计必须反映最先进的人因原则，以实现安全可靠的绩效。”

Part 53的一份关键指导文件《可扩展人因工程审查计划制定：临时工作人员导则》(DRO-ISG-2023-03)引入了可扩展的人因工程审查流程。该方法使NRC工作人员能够根据每项设计的安全重要性、新颖性和人因绩效影响来调整审查深度。这种分级方法并非对所有反应堆采用统一的审查级别，而是将重点放在人对安全贡献最关键的领域，如高度自动化设计、远程操作或新的人员配置模式。这为申请者提供了更清晰的预期，并支持高效、可预测的许可结果。

然而，这种对人因工程许可审查的分级方法并未削弱将人因工程原则整合到整个设计生命周期中的重要性。事实上，通过展示以人为本的考量如何融入新颖的运行概念，申请者可以建立监管信心，并表明创新与安全是相辅相成的。

对于新颖设计，最关键的步骤之一是尽早定义运行概念，因为它锚定了人因工程计划和监管审查。例如，根据Part 53，将设计分类为自依赖缓解设施还是交互依赖缓解设施，对人因工程活动的范围和深度至关重要。“自依赖缓解设施”和“交互依赖缓解设施”在10 CFR 53.725(c)中根据核电站设计满足10 CFR 53.800规定的运行和技术准则来定义。用于指定这些设施类型的术语反映了操纵员预期如何与其电站系统交互以缓解事件并实现安全结果的差异。此类系统可能需要操纵员以某种方式与之交互（交互依赖），或者可能完全依赖自身能力而不依赖操纵员交互（自依赖）。