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核电站老化问题

放大字体  缩小字体 中国核电网  | 发表于:2016-10-27 | 来源:NATURE新闻版

【导言】美国电力研究院(EPRI)材料研究室主任Kurt Edsinger和他的团队正在对Indian Point核电厂的螺栓进行一系列的测试,以检查断裂情况和评估材料强度。他们还将对螺栓钢材的晶体结构受中子轰击40多年后的影响进行分析。

为防止老化核电厂发生问题,利用先进的检查方法发现老化电厂的缺陷非常必要。今年三月,在纽约市以北的Indian Point核电站利用超声波技术对其反应堆堆芯检查的过程中,就发现不锈钢螺栓有磨损和开裂的迹象。美国电力研究院(EPRI)的研究人员正在对十来个5厘米长的螺栓进行研究分析,以确定其发生缺陷的原因,该螺栓对确保包容一回路放射性水流通至关重要。

这项工作是在美国核管会(NRC)考虑是否对Indian Point两台40年寿期的反应堆再延长20年的寿命的研究项目所要求的。包括纽约州政府在内的反对方认为,由于螺栓检查出缺陷、去年的变压器着火事件、环境以及安全等种种问题,该反应堆设施应当关闭。

螺栓损坏仅仅是世界范围内面临老化的核反应堆维护问题的一个例子。国际原子能机构(IAEA)和NRC正在制定这些设施的管理导则。这个问题对于美国尤其严峻——其目前拥有反应堆99座,这些反应堆的老化问题最为严重。

NRC已经更新了美国81座在运反应堆的许可证,将其延寿20年运行;工业界还在考虑再多延寿20年。这意味着相关设施需要运行长达80年之久,关键问题仍然是设施性能随时间增长的变化情况。

NRC前主席Allison Macfarlane 面对廉价的天然气带来的经济竞争压力,多数核电企业在电站运行维护上吝惜投资。Allison Macfarlane表示更愿意看到另一种转变——更加安全的反应堆设计取代旧反应堆。

延寿:

美国电力研究院(EPRI)材料研究室主任Kurt Edsinger和他的团队正在对Indian Point核电厂的螺栓进行一系列的测试,以检查断裂和评估材料强度。他们还将分析螺栓钢材的晶体结构受中子轰击40多年后的影响。

这项研究是美国能源部(DOE)和EPRI针对核电站面临的更新运行许可问题,让世界范围内工业界和监管机构更好地认识电站材料和部件老化风险所做的诸多努力的一部分。

“目前为止,并没有明显的瓶颈影响第二次许可更新”,能源部轻水堆可持续发展计划技术主管Kathryn McCarthy说道。

当前,世界仅有少量的新反应堆并网,现有设施延寿将对全球气候变化发生重要影响。核电站目前提供了美国20%的电力,超过其低碳电力来源的一半。放眼全球,仅有水能可提供更多的低碳电力,占世界总电力的16%,而核能的份额为11%。

“如果对电站进行维护和替换相应部件,没有理由否认核电站不能长期运行。这对于气候变化而言是个大好消息。”加州伯克利分校环境发展组织主席Michael Shellenberger如是说道。

“而另一些人则不太乐观。一个重要的问题在于一些部件并不能通过检查认定其耐久性,例如地下电缆、以及材料是如何老化的”,Macfarlane说道。

尤其是涉及到混凝土安全壳结构、反应堆堆芯钢制压力容器以及电站数千米长的蛇形电缆。研究人员正在从原子层面分析电站关键材料在长期高热流密度和中子轰击环境下的影响。

对于一些情况,科学家设计了加速老化试验,利用高强度辐射模拟在反应堆内受80年辐照的影响。所获得的这些结果将用于防止材料降质的模型。

早期警示:

“NRC的许可更新程序聚焦于关键的基础设施,这些设施可能不是例行维修计划的一部分。程序旨在建立一套检查系统,在(设施)最终发生问题前检测到其缺陷。”NRC负责处理许可更新的一名高级技术顾问Allen Hiser说道。

NRC 官员表示这正是Indian Point核电站现在在开展的工作,类似的螺栓缺陷在1988年的法国核电站也有发现,相关机构随即规定了未来对这方面的检查要求。

“然而这并非故事的全部”,位于马萨诸塞州剑桥市的忧思科学家联盟核安全项目负责人Dave Lochbaum说道,“确定Indian Point核电站螺栓缺陷所用超声波检查方法——是现在的核电站已强制采用的一项检测技术——近十年前纽约州在进行核电站检查时,目视检查不能满足要求时新引进的检查技术”。

不过Macfarlane仍然持怀疑态度。如果美国电站再次延寿,设施将运行80年,将近100年的设计,“如果更换为新的反应堆将会好得多”。

 

 
 
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