(伍浩松 譯　張　焰 校)

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役齡不會(huì)阻礙核電機(jī)組延壽

【世界核新聞網(wǎng)站2016年4月25日報(bào)道】由于數(shù)十年前的反應(yīng)堆設(shè)計(jì)者未能預(yù)料到的技術(shù)進(jìn)步，役齡已不再阻礙核電機(jī)組的長期運(yùn)行。這是核工業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人近日在于倫敦召開的世界核電運(yùn)營者協(xié)會(huì)(WANO)會(huì)議上得出的結(jié)論。

一些與會(huì)者認(rèn)為，將通常被稱為“延壽”(即對(duì)現(xiàn)役機(jī)組進(jìn)行升級(jí)改造，從而使其能運(yùn)行更長時(shí)間)的活動(dòng)稱為“恢復(fù)安全裕量”更恰當(dāng)。Duncan Hawthorne表示：“我們今天在這一行業(yè)工作的每一個(gè)人都站在巨人的肩膀上。第二代反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)者在開展相關(guān)工作時(shí)沒有多少運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可供借鑒——僅有不到100堆年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。因此，我從來不談延壽，只是討論恢復(fù)安全裕量。” Hawthorne 在會(huì)議召開時(shí)是加拿大布魯斯電力公司(Bruce Power)總裁兼首席執(zhí)行官，曾擔(dān)任WANO亞特蘭大中心主席和WANO理事會(huì)總裁，從2016年5月1日起就任地平線核電公司(Horizon Nuclear Power)首席執(zhí)行官。

他還表示，第二代反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)者沒有計(jì)算機(jī)、動(dòng)畫和三維應(yīng)力分析工具可供使用?！昂翢o疑問，他們使用了保守設(shè)計(jì)。”

今天，核工業(yè)界已有超過1.2萬堆年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可供借鑒，并有大量分析工具可供使用。他表示，在設(shè)計(jì)和建設(shè)目前的在運(yùn)核電廠時(shí)，設(shè)計(jì)者們甚至都沒有談?wù)撨^晶間應(yīng)力腐蝕開裂。但在今天，“我們中的每一個(gè)人”都必須采用某種方式處理它。作為一個(gè)行業(yè)，“我們已經(jīng)知道它對(duì)于預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃的重要性，并擁有相應(yīng)的計(jì)劃，對(duì)所有設(shè)備面臨的這一風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行管理?！?/p>

今天的核電運(yùn)營商能夠使用多種相控陣超聲波探傷儀來檢查反應(yīng)堆。Hawthorne 表示，目前能夠使用大量數(shù)據(jù)計(jì)算對(duì)反應(yīng)堆運(yùn)行壽期的限制因素進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治觥?/p>

英國挑戰(zhàn)

法電能源公司(EDF Energy)電力計(jì)劃主管Jerry Haller表示，法電能源正在投資6億英鎊(8.68億美元)用于安全且經(jīng)濟(jì)地延長英國在運(yùn)核電機(jī)組的運(yùn)行壽期。

自2009年收購英國能源公司(British Energy)以來，法電能源一直致力于英國在運(yùn)核電機(jī)組的延壽。法電能源2016年2月宣布，希舍姆一期電廠(2臺(tái)機(jī)組)和哈特爾普爾電廠(2臺(tái)機(jī)組)的運(yùn)行壽期將延長5年至2024年，希舍姆二期電廠(2臺(tái)機(jī)組)和托內(nèi)斯電廠(2臺(tái)機(jī)組)的運(yùn)行壽期延長7年至2030年。這4座電廠共計(jì)8臺(tái)核電機(jī)組正在為英國約四分之一的家庭供應(yīng)電力。

法電能源在英國運(yùn)營著15臺(tái)核電機(jī)組，其中包括14臺(tái)先進(jìn)氣冷堆機(jī)組和1臺(tái)壓水堆機(jī)組。目前預(yù)計(jì)：20世紀(jì)70年代中期投運(yùn)的亨特斯頓B電廠(2臺(tái)機(jī)組)和欣克利角B電廠(2臺(tái)機(jī)組)將于2023年關(guān)閉；20世紀(jì)80年代中期投運(yùn)的鄧杰內(nèi)斯B電廠(2臺(tái)機(jī)組)將于2028年關(guān)閉；唯一的壓水堆電廠，即1995年投運(yùn)的塞茲韋爾B電廠計(jì)劃于2035年關(guān)閉。

Haller表示，根據(jù)最初的計(jì)劃，一半的機(jī)組應(yīng)當(dāng)不能運(yùn)行至今天，另一半機(jī)組也將在2023年之前關(guān)閉。但在今天，法電能源在2023年之前將不會(huì)關(guān)閉任何先進(jìn)氣冷堆機(jī)組，而且一些機(jī)組能運(yùn)行至2030年。先進(jìn)氣冷堆機(jī)組繼續(xù)運(yùn)行面臨的挑戰(zhàn)可分為三類：技術(shù)安全、經(jīng)濟(jì)可行性和干系人支持。先進(jìn)氣冷堆的核島“大部分是不可替代的”，這是法電能源從長期角度對(duì)相關(guān)安全部件進(jìn)行投資的基礎(chǔ)。

在安全監(jiān)管方面沒有變化。他表示，“在完成三年一次的法定停堆之后，我們?nèi)匀恍枰@得啟動(dòng)許可。我們十年進(jìn)行一次安全檢查。當(dāng)然，我們必須隨時(shí)確保安全?！币虼?，法電能源的戰(zhàn)略方針與監(jiān)管形成互補(bǔ)，不會(huì)對(duì)監(jiān)管產(chǎn)生損害。

法電能源已為每一個(gè)關(guān)鍵電廠系統(tǒng)制定并執(zhí)行全壽期管理戰(zhàn)略，并對(duì)所有關(guān)鍵系統(tǒng)制定老化管理計(jì)劃。這些計(jì)劃對(duì)下述問題進(jìn)行了考慮：哪里需要投資？哪里需要接受附加檢查？需要開展哪些研發(fā)工作？供應(yīng)鏈企業(yè)如何參與？

先進(jìn)氣冷堆是石墨慢化、二氧化碳冷卻反應(yīng)堆。在反應(yīng)堆運(yùn)行壽期中，不能更換或修理石墨塊。但是，輻照會(huì)改變石墨晶體的形狀和尺寸，從而降低石墨的機(jī)械性能。因此，要使反應(yīng)堆延壽，必須證明石墨仍然能夠發(fā)揮預(yù)期作用。

為支持先進(jìn)氣冷堆的老化管理，法電能源與阿特金斯集團(tuán)(Atkins)、Frazer Nash公司和NRG公司在十年前啟動(dòng)了石墨輻照研究計(jì)劃，其目標(biāo)是模擬石墨在反應(yīng)堆中的加速老化過程，涉及在適當(dāng)溫度下對(duì)石墨進(jìn)行中子照射，并同時(shí)發(fā)生輻射分解氧化。

Haller表示，加大研發(fā)投資力度和增加檢查頻次創(chuàng)造了雙贏的安全形勢。

在先進(jìn)氣冷堆延壽面臨的外部因素中，干系人參與十分重要。因此，法電能源在核電機(jī)組延壽過程中與重要合作伙伴保持密切聯(lián)系，例如負(fù)責(zé)核燃料后處理的塞拉菲爾德(Sellafield)場區(qū)以及擁有核燃料制造設(shè)施的斯普林菲爾茲(Springfields)場區(qū)。

加拿大經(jīng)驗(yàn)

Hawthorne對(duì)先進(jìn)氣冷堆和坎杜(Candu)堆在延壽時(shí)面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行了比較，并表示，在坎杜堆中，沒有部件是不可以更換的。

他說：“石墨是先進(jìn)氣冷堆的限制性因素，而燃料通道完整性是坎杜堆的限制性因素，因?yàn)檫@些通道會(huì)吸氫或者伸長?！痹趯?duì)燃料通道進(jìn)行取樣分析并進(jìn)行吸氫計(jì)算后發(fā)現(xiàn)最初的設(shè)計(jì)假設(shè)十分保守：最初的假設(shè)是反應(yīng)堆能夠滿功率運(yùn)行17.5萬小時(shí)，而目前認(rèn)為這一數(shù)值應(yīng)為滿功率運(yùn)行30萬小時(shí)。

Hawthorne表示，進(jìn)行大量更為深入的檢查，能夠使坎杜堆實(shí)現(xiàn)這一巨大的運(yùn)行潛能。

“通過延長機(jī)組的運(yùn)行壽期，我們恢復(fù)了部分安全裕量?？捕哦炎畛醯脑O(shè)計(jì)預(yù)計(jì)燃料通道的運(yùn)行壽期為25年，但這是基于滿功率運(yùn)行17.5萬小時(shí)的假設(shè)。我們將在機(jī)組運(yùn)行40年后再更換燃料通道?！彼f，“我剛剛與安大略政府簽署一份坎杜機(jī)組的整修協(xié)議，從而將它們的運(yùn)行壽期延長至2060年達(dá)到近80年，幾乎延壽近50年。當(dāng)然，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我們將更換燃料通道和蒸汽發(fā)生器，而且重要的是有良好的檢查技術(shù)，即更強(qiáng)的對(duì)群數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)的能力。行業(yè)共享的大量運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)使我們能夠恢復(fù)安全裕量?！?/p>

加拿大原子能有限公司(AECL)與加拿大核工業(yè)界合作，在20世紀(jì)50年代后期啟動(dòng)坎杜堆研發(fā)。坎杜堆使用重水作為慢化劑和冷卻劑，并以天然鈾為燃料(其他商業(yè)核電機(jī)組通常以濃縮鈾為燃料)?？捕哦训膬?yōu)勢是燃料費(fèi)用低(因?yàn)樵谥圃烊剂蠒r(shí)不需要進(jìn)行鈾濃縮)，且換料和停堆維護(hù)時(shí)間短。首臺(tái)商業(yè)坎杜機(jī)組1971年在安大略省皮克靈投運(yùn)。加拿大現(xiàn)有19臺(tái)在運(yùn)商業(yè)坎杜機(jī)組。

目前最新型坎杜堆是在中國秦山坎杜機(jī)組基礎(chǔ)上研發(fā)的改進(jìn)型坎杜6(EC6)。下一代坎杜堆即先進(jìn)坎杜堆(ACR-1000)尚未完成全面開發(fā)。目前，7個(gè)國家(加拿大、韓國、阿根廷、印度、中國、羅馬尼亞和巴基斯坦)運(yùn)行著31臺(tái)坎杜機(jī)組，印度還運(yùn)行著16臺(tái)“坎杜衍生”機(jī)組，并計(jì)劃建設(shè)更多該型機(jī)組。

除了發(fā)電，坎杜機(jī)組還生產(chǎn)了全球幾乎所有用于醫(yī)療和殺菌的鈷-60放射性同位素。

法國戰(zhàn)略

法國電力公司(EDF)負(fù)責(zé)核電的高級(jí)副總裁Olivier Lamarre表示，役齡不會(huì)影響核電機(jī)組的運(yùn)行績效和可靠性。法電運(yùn)營著法國全部58臺(tái)在運(yùn)核電機(jī)組，其中22臺(tái)機(jī)組的役齡將在2022年底前達(dá)到40年。核發(fā)電量目前占法國全國總發(fā)電量的約80%。

法電準(zhǔn)備將核電機(jī)組的運(yùn)行壽期延長超過最初設(shè)計(jì)的40年壽期，并為此開展相關(guān)工作。Lamarre表示：“自2010年以來，法國安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)的基本立場是40年期是核安全的一個(gè)新領(lǐng)域?！?/p>

法電認(rèn)為，將在運(yùn)核電機(jī)組延壽至超過40年需要開展四方面工作：首先，在運(yùn)核電機(jī)組日復(fù)一日地長期保持高性能、無故障運(yùn)行；第二，為在運(yùn)機(jī)組的長期運(yùn)行設(shè)定基于第三代反應(yīng)堆、能夠獲得公眾接受的核安全和環(huán)保目標(biāo)，并實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)；第三，保持和更新內(nèi)部工程和運(yùn)行技能；第四，保持和更新工業(yè)設(shè)備。

他表示，反應(yīng)堆設(shè)計(jì)的發(fā)展目標(biāo)是將發(fā)生堆芯事件的風(fēng)險(xiǎn)減半，將設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故放射性后果降至最初的1/10～1/5。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，法電將開展設(shè)計(jì)改進(jìn)。法電已為設(shè)備和設(shè)施的長期健康運(yùn)行建立三個(gè)工業(yè)程序，即在役檢查和維護(hù)程序、老化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)件和部件的管理程序和設(shè)備報(bào)廢管理程序。

法電十分關(guān)注研發(fā)并參加了與國際接軌的大型國際項(xiàng)目。相關(guān)情況詳見國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)2014年發(fā)布的有關(guān)法電的企業(yè)運(yùn)行安全評(píng)審(OSART)報(bào)告。

他表示：“法電已啟動(dòng)經(jīng)過深思熟慮且具有挑戰(zhàn)性的工業(yè)計(jì)劃。對(duì)于不可更換的設(shè)備，我們需要證明它能夠運(yùn)行超過50年時(shí)間。對(duì)于可更換設(shè)備，我們需要證明其繼續(xù)運(yùn)行或當(dāng)預(yù)期其運(yùn)行壽期不足50年時(shí)進(jìn)行更換的合理性?！?/p>

繼續(xù)運(yùn)行至超過40年對(duì)于法國在運(yùn)核電機(jī)組極具挑戰(zhàn)性，但不是不能實(shí)現(xiàn)。這些機(jī)組可能會(huì)達(dá)到一個(gè)極高的核安全水平，即接近全球?yàn)樾陆ǚ磻?yīng)堆設(shè)定的水平。

美國困境

美國核電運(yùn)營協(xié)會(huì)(INPO)負(fù)責(zé)電廠運(yùn)行和供應(yīng)商支持的副總裁Bob Duncan表示，一些美國核電運(yùn)營商正在被迫關(guān)閉在運(yùn)核電機(jī)組，不是因?yàn)榧夹g(shù)因素，而是因?yàn)?“經(jīng)濟(jì)性很差”。

Duncan表示，1979年三里島事故之后，核電運(yùn)營商對(duì)核電廠的運(yùn)行作出了安全、可靠性、高容量因子和更嚴(yán)格安全措施的承諾。但沒有對(duì)核電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性作出承諾。因此，美國核電廠當(dāng)前面臨的最大挑戰(zhàn)是如何在發(fā)電成本方面與天然氣電廠以及太陽能和風(fēng)能電廠競爭：目前預(yù)計(jì)天然氣價(jià)格在未來50年內(nèi)將保持在百萬英熱單位4美元的低水平，而太陽能和風(fēng)能電廠能夠獲得生產(chǎn)稅抵免。小型單機(jī)組核電廠已成為這一不利形勢的首批受害者，美國中西部地區(qū)的大型雙機(jī)組核電廠也正面臨經(jīng)濟(jì)困境。

這方面的一個(gè)最新實(shí)例是安特吉公司(Entergy)2016年4月初宣布，流浪者核電廠(僅有一臺(tái)680 MWe沸水堆機(jī)組)將在2017年進(jìn)行最后一次換料，并在2019年停運(yùn)。安特吉表示，關(guān)閉該電廠的原因是市場條件不佳、收入下降、運(yùn)行費(fèi)用上升。該電廠1972年投運(yùn)，目前的運(yùn)行許可至2032年。

(伍浩松 譯張焰 校)