美國(guó)最年輕的核電站之一已申請(qǐng)新的許可證，這將使其運(yùn)行壽命延長(zhǎng)20年。該申請(qǐng)最近發(fā)布。

1、核電站概況

科曼奇峰核電站1號(hào)和2號(hào)機(jī)組位于美國(guó)德克薩斯州達(dá)拉斯沃思堡西南65英里(108公里)處。

(資料圖片)

美國(guó)德克薩斯州科曼奇峰(Comanche Peak)核電站的運(yùn)營(yíng)商維斯特拉運(yùn)營(yíng)公司(Vistra Operations)已為科曼奇峰核電站1號(hào)和2號(hào)機(jī)組尋求新的運(yùn)營(yíng)許可證。

該公司代表自己和電廠業(yè)主科曼奇峰電力公司提交了一份正式的許可證申請(qǐng)，該申請(qǐng)將使電廠壽命延長(zhǎng)20年，電廠總壽命延長(zhǎng)60年。

該電站的1號(hào)和2號(hào)機(jī)組的現(xiàn)有許可證分別于2030年2月8日和2033年2月2日到期。

許可證續(xù)期申請(qǐng)——無需對(duì)核電廠進(jìn)行物理變更或修改——于10月提交給美國(guó)核管理委員會(huì)(NRC)，并于最近公布。

科曼奇峰核電站1號(hào)和2號(hào)機(jī)組位于美國(guó)德克薩斯州達(dá)拉斯沃思堡西南65英里(108公里)處。

每臺(tái)機(jī)組均基于四回路西屋電氣核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)，是美國(guó)核電站艦隊(duì)中最年輕的核電站之一——1990年8月13日，1號(hào)機(jī)組開始商業(yè)運(yùn)行，1993年8月3日，2號(hào)機(jī)組開始商業(yè)運(yùn)行。緊隨其后的是美國(guó)瓦茨巴(Watts Bar)核電站1號(hào)和2號(hào)機(jī)組。

該電站每個(gè)反應(yīng)堆最初以3411 MWt的額定熱功率運(yùn)行，但到2008年，經(jīng)過一系列升級(jí)后，兩個(gè)機(jī)組各自提升為3612 MWt。

因此，電力輸出也在增加。1號(hào)機(jī)組于2008年秋季從1210 MWe提升至1259 MWe，2號(hào)機(jī)組于2009年秋季從1208 MWe提升至1245 MWe。

當(dāng)時(shí)，人們認(rèn)為可能會(huì)在現(xiàn)場(chǎng)建造更多的機(jī)組。

Vistra子公司Luminant為此與三菱重工(MHI)成立了一家合資企業(yè)，并于2008年聯(lián)合向NRC申請(qǐng)了聯(lián)合建造和運(yùn)營(yíng)許可證，計(jì)劃建造兩臺(tái)1700 MW的三菱設(shè)計(jì)先進(jìn)PWR。

然而，2013年，當(dāng)天然氣價(jià)格下跌和德克薩斯州的風(fēng)力發(fā)電耗盡了擴(kuò)建該項(xiàng)目的資金時(shí)，該申請(qǐng)被中止。

與此同時(shí)，MHI在日本福島核事故發(fā)生后將重點(diǎn)轉(zhuǎn)向重啟日本反應(yīng)堆。盡管Vistra現(xiàn)在的重點(diǎn)是為現(xiàn)有工廠獲得一個(gè)新的、實(shí)質(zhì)上更長(zhǎng)的許可證，但申請(qǐng)并未被撤回。

2、準(zhǔn)備延長(zhǎng)運(yùn)營(yíng)期

維斯特拉運(yùn)營(yíng)公司希望將科曼奇峰反應(yīng)堆的壽命延長(zhǎng)至60年。

為了準(zhǔn)備許可證續(xù)期申請(qǐng)，電廠運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行了范圍界定和篩選過程，以確定與續(xù)期許可證相關(guān)的系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)。

這些系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)分為以下領(lǐng)域：

反應(yīng)堆容器、內(nèi)部構(gòu)件和反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng);

工程安全功能;

輔助系統(tǒng);

蒸汽和電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng);

安全、結(jié)構(gòu)和部件支撐;

電氣、儀表和控制系統(tǒng)。

這些部件組中需要處理的典型老化效應(yīng)包括開裂、累積疲勞損傷、尺寸變化、斷裂韌性損失、材料損失、傳熱減少或壁變薄。

NRC目前正在審查幾個(gè)一般安全問題，并將其指定為“活躍或未解決”。其中四個(gè)可能適用于科曼奇峰核電站的裝置如下：

“多蒸汽發(fā)生器管道泄漏”已納入蒸汽發(fā)生器計(jì)劃。它涵蓋了蒸汽發(fā)生器管的檢查要求。

“金屬部件60年工廠壽命的疲勞評(píng)估”得出結(jié)論，在制定老化管理計(jì)劃以支持許可證更新時(shí)，許可證持有人應(yīng)解決反應(yīng)堆冷卻劑環(huán)境對(duì)部件疲勞壽命的影響。

“碎片積聚對(duì)壓水堆地坑性能的評(píng)估”解決了假設(shè)冷卻劑損失事故后，過濾安注泵和安噴泵冷卻水中碎片的安全殼地坑過濾器堵塞的可能性。該問題是基于對(duì)新的潛在碎片來源的識(shí)別，包括可能堵塞集水坑過濾器的失效安全殼涂層。

“硼砂降解”解決了使用硼砂進(jìn)行中子吸收的乏燃料架，長(zhǎng)期存在板膨脹和退化問題的可能性。

3、老化管理方案

通過一系列針對(duì)特定部件或系統(tǒng)的老化管理計(jì)劃(AMP)來管理工廠安全和效率。

老化維護(hù)計(jì)劃有四種類型：

阻止影響發(fā)生的預(yù)防方案;

減緩老齡化影響的緩解計(jì)劃;

檢查老化存在和程度的狀態(tài)監(jiān)測(cè)計(jì)劃;

性能監(jiān)控程序，用于測(cè)試結(jié)構(gòu)或部件執(zhí)行其預(yù)期功能的能力。

在準(zhǔn)備任何許可證續(xù)期申請(qǐng)時(shí)，對(duì)適用于系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、組件或部件組的現(xiàn)有計(jì)劃和活動(dòng)進(jìn)行審查，因?yàn)樗鼈兺ǔ；诒O(jiān)管承諾或要求，而不是專門為老化管理而設(shè)計(jì)的。

在科曼奇峰核電站，更新申請(qǐng)顯示，這些計(jì)劃中的許多都具有所需的屬性，并充分管理老化影響。

然而，工廠運(yùn)營(yíng)商將引入幾項(xiàng)新的老化管理計(jì)劃，以更新許可證。他們是：

鑄造奧氏體不銹鋼(CASS)的熱老化脆化。包括根據(jù)鑄造方法、鉬含量和鐵素體百分比確定部件熱老化脆化敏感性的篩選方法。對(duì)于“潛在易感”部件，熱老化脆化管理通過工廠特定的缺陷容限評(píng)估完成。

對(duì)于確定不易受熱老化脆化影響的部件，不需要進(jìn)行檢查或評(píng)估。1號(hào)機(jī)組中的三個(gè)反應(yīng)堆冷卻劑回路部件容易發(fā)生熱老化脆化——一個(gè)40度的跨接管彎頭、一個(gè)90度的跨接接管彎頭和一個(gè)帶增壓室的90度跨接管彎頭。

對(duì)所有三個(gè)部件完成了工廠特定幾何形狀和應(yīng)力信息的工廠特定缺陷評(píng)估，并確定即使在熱老化情況下，敏感的CASS部件也能承受60年的使用壽命。

PWR容器內(nèi)部構(gòu)件。新的老化管理計(jì)劃用于管理適用于反應(yīng)堆容器內(nèi)部部件的老化退化機(jī)制的影響。

這些退化機(jī)制包括：應(yīng)力腐蝕和疲勞或循環(huán)載荷導(dǎo)致的開裂;磨損導(dǎo)致的材料損失;熱老化和中子輻照脆化導(dǎo)致的斷裂韌性損失;由于空隙膨脹或變形導(dǎo)致的尺寸變化;以及由于熱和輻射導(dǎo)致的預(yù)載荷損失增強(qiáng)了應(yīng)力松弛和蠕變。

一次性檢查將驗(yàn)證現(xiàn)有水化學(xué)、燃油化學(xué)和潤(rùn)滑油分析AMP的全系統(tǒng)有效性。它將檢查具有代表性的部件樣本，占總樣本的20%，如果可能的話，它將包括最易老化的部件，因?yàn)樗鼈兊氖褂脮r(shí)間或所在位置操作條件的特殊性。

選擇性浸出需要一次性檢查，以證明沒有選擇性浸出。

如上所述，它將應(yīng)用于敏感部件的代表性樣本，如管道、閥體、泵殼、熱交換器部件和螺栓。

易受選擇性浸出影響的這些部件的結(jié)構(gòu)材料為灰鑄鐵、球墨鑄鐵和銅合金，鋅或鋁含量超過15%。

對(duì)20%的敏感部件的檢查將包括目視檢查，輔以硬度測(cè)試或其他機(jī)械檢查技術(shù)，如破壞性測(cè)試、刮擦或?qū)x定部件進(jìn)行切削。

小口徑管道的一次檢查以及其他管道和管道部件的內(nèi)表面檢查。本AMP將包括對(duì)1級(jí)管道樣品的體積檢查，重點(diǎn)是全焊透焊縫和部分焊透焊縫。

它將包括驗(yàn)證未發(fā)生退化的措施，從而確認(rèn)無需管理與年齡相關(guān)的退化，或驗(yàn)證任何現(xiàn)有AMP在延長(zhǎng)運(yùn)營(yíng)期內(nèi)的有效性。

各種管道和管道部件的內(nèi)表面。該AMP將通過對(duì)金屬和彈性體(包括聚合物)部件的內(nèi)表面進(jìn)行代表性取樣和機(jī)會(huì)目視檢查，管理材料損失、開裂、硬化、強(qiáng)度損失和傳熱減少。

目視檢查可接觸電力電纜和連接護(hù)套表面是否存在異常現(xiàn)象。如脆化、變色、開裂、熔化、膨脹或表面污染，這些可能表明電氣絕緣退化。

執(zhí)照續(xù)期的首次檢查將在延長(zhǎng)運(yùn)營(yíng)期之前完成，此后至少每10年進(jìn)行一次定期檢查。

檢查金屬封閉母線(母線外殼組件)的內(nèi)部，是否有裂紋、腐蝕、異物、過度積塵和進(jìn)水跡象。

檢查母線電氣絕緣材料是否存在絕緣電阻降低、輻射氧化、水分或碎屑侵入或歐姆加熱的跡象，如脆化、開裂、碎裂、熔化、變色或膨脹。

4、吸收運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)

管理核電廠老化影響的關(guān)鍵過程是利用電廠和整個(gè)行業(yè)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

科曼奇峰核電站利用運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)來加強(qiáng)現(xiàn)有計(jì)劃，防止重復(fù)事件，并防止其他電廠發(fā)生的事件。

為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，工廠人員應(yīng)篩選、評(píng)估來自外部的文件和信息并采取行動(dòng)，以防止或減輕類似事件的后果。

運(yùn)營(yíng)商利用外部資源，包括核電運(yùn)營(yíng)研究所(INPO)和NRC文件。還審查了相關(guān)的國(guó)內(nèi)外研究和發(fā)展方案。

相關(guān)研究和開發(fā)來源包括：行業(yè)共識(shí)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)組織;EPRI;NRC工作人員根據(jù)NRC使用的國(guó)家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的研究發(fā)布的通信;以及核供應(yīng)商和業(yè)主團(tuán)體。

跟蹤經(jīng)驗(yàn)，包括與年齡相關(guān)的退化。視情況將不利趨勢(shì)納入糾正行動(dòng)計(jì)劃，以供評(píng)估。

如果經(jīng)驗(yàn)被確定為可能涉及老化，則對(duì)系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)和部件、材料、環(huán)境、老化效應(yīng)和老化機(jī)制進(jìn)行評(píng)估。還將對(duì)老齡化管理方案進(jìn)行評(píng)估，這些方案已建立了績(jī)效反饋機(jī)制。

Vistra Operations在其應(yīng)用程序中表示，這一過程與糾正行動(dòng)計(jì)劃相結(jié)合，已證明在從不利條件和事件中學(xué)習(xí)，并改進(jìn)解決與年齡相關(guān)的退化問題的方案方面是有效的。

然而，為了進(jìn)一步確保有效使用與老化管理相關(guān)的內(nèi)部和外部運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，包括NRC和行業(yè)指導(dǎo)文件和標(biāo)準(zhǔn)，科曼奇峰核電站將加強(qiáng)其計(jì)劃：

審查內(nèi)部和外部經(jīng)驗(yàn)，包括影響與老化相關(guān)的退化或老化管理活動(dòng)，以確定老化管理活動(dòng)是否需要改進(jìn)。

為識(shí)別和審查經(jīng)驗(yàn)提供程序指導(dǎo)。這將旨在確定與設(shè)計(jì)、先前檢查經(jīng)驗(yàn)和檢查間隔相關(guān)的超出預(yù)期的老化。

建立編碼，用于老化相關(guān)退化的識(shí)別、趨勢(shì)和通信。

制定指南，向行業(yè)報(bào)告與年齡相關(guān)的退化和老化管理方面的工廠特定運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)。

定期提供培訓(xùn)，包括向負(fù)責(zé)AMP實(shí)施的人員以及負(fù)責(zé)審查、評(píng)估和交流與老化管理和老化相關(guān)退化相關(guān)的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)項(xiàng)目的人員。這將在頒發(fā)新的運(yùn)營(yíng)許可證后立即開始，并將在剩余的電廠壽命期內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行。

5、廢棄工程

在第四個(gè)十年里，任何一家發(fā)電廠都會(huì)看到許多系統(tǒng)升級(jí)或更換。

在某些情況下，原始系統(tǒng)最適合的命運(yùn)是在電廠剩余壽命內(nèi)保持原位、加蓋、關(guān)閉或以其他方式保持安全。

科曼奇峰核電站有幾個(gè)廢棄系統(tǒng)：

安裝新蒸汽發(fā)生器后，1號(hào)機(jī)組蒸汽發(fā)生器的化學(xué)供給系統(tǒng)停止運(yùn)行。剩余的1號(hào)機(jī)組化學(xué)進(jìn)料再循環(huán)部件(泵、管道、管支架和儀表)已斷開連接，加蓋并就地廢棄。液體廢物處理系統(tǒng)的反滲透系統(tǒng)部分未在科曼奇峰核電站的任何一個(gè)機(jī)組中使用，許多系統(tǒng)的相關(guān)部件已被廢棄。

同樣被遺棄的還有：

管道補(bǔ)壓消防泵和柴油驅(qū)動(dòng)消防泵;

電動(dòng)氫氣復(fù)合器;

硼濃度測(cè)量系統(tǒng);

1號(hào)機(jī)組中的廢物包裝系統(tǒng)是固體廢物管理系統(tǒng)的一部分;

部分飲用水和衛(wèi)生水系統(tǒng);

一些排氣擋板被認(rèn)為是安全廠房通風(fēng)系統(tǒng)的一部分，在打開位置被廢棄。

(本文編譯《Comanche Peak aims for 60-year life》)