核电厂老化和寿命管理(DNMC戴忠华)

核电厂老化和寿命管理

戴忠华刘鹏

大亚湾核电运营管理有限责任公司(DNMC) 518124

摘要本文概述了IAEA对核电厂老化管理的基本要求和所推荐的实施老化和寿命管理的方法；介绍了DNMC实施老化和寿命管理的工作方法和实践。文章指出老化和寿命管理工作首先要将精力集中在核电站的关键设备上，然后逐步扩大范围；并且随着经验数据的积累，工作重点逐步由老化机理理解、敏感部件筛选向老化趋势分析和寿命评估转变。

关键词核电厂老化寿命管理

1.概述

通常，核电站的设计寿命为40年。目前，一些国家早期建造的核电站已经接近它的设计寿命，为了延寿到60年寿命，必须对核电站进行全面的安全和经济评估，以及相关的改造。但是，仍然有一部分核电站由于在建造和运行阶段，没有实施良好的老化管理，而被迫退役，例如美国，这部分退役的核电站将占美国核电站总数的20％左右。

从而，20世纪80年代后，如何在核电站实施有效的老化和寿命管理成为了一个国际关注的课题。各个国家都在这方面注入了大量精力进行研究和改进，对于保证核电站安全裕度、挖掘核电站的经济潜力、提高核电竞争力方面做出了重要贡献。其中，IAEA为了规范化老化和寿命管理工作，在吸取了各个国家的的良好实践后，归纳和总结出了一套系统的老化和寿命管理方法，并且编写成了技术导则，为国际上老化和管理的开展奠定了坚实的基础;美国NRC制定了一系列法规要求，为核电站老化管理提出了明确具体的要求，规范核电站老化管理工作的开展。

在十年安全审查中，大亚湾核电按照核安全局的要求，对核电站的老化管理状况进行了认真的审查，通过本次审查中发现的不足，结合国际先进的经验和良好实践，开展了一系列活动，以求不断完善核电站老化和寿命管理体系。

2.老化和寿命管理的方法

IAEA核电厂寿命管理技术工作组（TWG-LMNPP）依据成员国的建议，推荐实

施设备老化和寿命综合管理。图1标明了设备部件的老化和寿命管理之间的总体关系；理解老化机理和参数就可以管理和改进部件的老化曲线，从而延长了部件的寿命。部件延长的寿命可以定义为是一个期间，在此期间内，设备部件可以安全、经济地运作。为示范的目的，图1中假定安全裕量要求值本身也作为依经验和公众可接受度变化的函数随时间而改变。

时间（time）

图1. 部件的老化和寿命管理之间的总体关系

IAEA推荐的实施设备老化管理的方法，主要包括三个部分(参见技术系列报告第338号，1992年版)，即选择实施电厂老化管理的部件(SSCs)清单，以及分两个阶段进行的老化管理研究方法，其要点如下：

(1)选择实施电厂老化管理的安全相关设备(SSCs)清单，以及与电厂可用率

密切相关、寿命管理关注的设备(寿命管理扩充SSCs)清单，有重点地

实施老化和寿命管理；

在实施老化和寿命综合管理时，可按国际核电厂的运行经验和良好实

践，并结合本电厂的实际，选定老化和寿命综合管理SSCs 清单，在实

施过程中补充完善；

(2)理解选定部件的老化机理，选择或开发有效的和现实可行的部件老化监

督和缓解方法、措施，即老化管理研究方法的第I阶段：基础性老化研

究；

(3)老化管理研究方法的第II阶段：综合性深入的老化研究；

(4)老化管理研究成果应用的方式是，通过在线监督、定期试验和在役检查

活动，以及维修和运行方面改进行动的有效实施，有效地管理所选部件

的老化降级，将老化降级限制在允许的范围；并力求实现设备部件的服

役寿命测算等。

鉴于安全性和经济性都是核电的生命线，因此在作出老化和寿命管理措施、行动类别的选择，实施时机的选择，以及电厂是否延长寿命继续运行这类决定时，经济性方面的考虑也是十分重要的。

3.国际上实施设备老化和寿命管理的经验

3.1概述

拥有较多核电厂的国家都在建立各自的核电厂寿命管理大纲，它们的方法各自不同，IAEA核电厂寿命管理技术工作组（TWG-LMNPP）现正努力使这些方法和谐协调起来。现在许多国家，如美国、日本、英国、西班牙等国已宣布了其寿命目标，核电厂的运行寿命正在成功地被延长。例如：至2003年，美国有19台核电机组已获得US NRC的批准，将运行执照从原来的40年延长至60年。在实施庞大的评估计划之后法国核电机组可能有40，50，60年或更长的运行寿命（取决于10年定期安全审查）。在日本，领先的运营公司开展的研究表明，只要实施恰当的维护措施，压水堆的寿命可达到60年。

在某些国家，机组运行执照期间被认为是寿命，而且不需要与技术限值相联系。而在其它国家，机组安全寿命是必须实施的安全法规的一个指标，而且成为寿命评估的首要一步。

考虑到监管机构、设备供应商、电厂管理层和其它感兴趣机构对机组寿命管理采用的不同方法，除美国之外的大多数国家或地区，核电厂的寿命管理主要有如下4个步骤：

1）高水平的日常运行和维修活动，利用有效的经验反馈方法和机构，采用持久的改进，来提高安全性和实施改进的费用/效益比；

2）按“特大维修”大纲，制定和实施维修和更换大型设备、部件的预期计划；

3）利用新的参考基准和更新的安全水平，每10年进行一次全面的安全审查；

4）制定核电厂寿命管理大纲，标明可能影响电厂寿命的决定，改进运行和维修，并包含有关老化现象的新的研究项目。

当计划核电厂的老化管理和寿命管理的各种活动时，都必须综合考虑安全

性、可用率、费用及辐照剂量等。而设备可靠性管理方法就是在电厂一级或系统一级综合考虑这几个方面的有效方法。

3.2法国核电厂寿命管理

法国电力公司(EDF)从1983年起实施一项“寿命管理计划”，旨在理解和预测老化问题。按照该计划，经常地评估可能影响核电厂寿命的每一件事情（如技术、工业、经济和法律、保险等），目的是确定并实施为达到预期寿命所需要的措施。

由于电力市场的条例松绑，许多核电厂都不得不改善其经济竞争力，如果维修费用并不过分高，延长现有机组的寿命，是在竞争激烈的市场情况下，提供持续的电力生产的现实可行手段。而如果现有某台机组的寿命缩短大约10年，提前支出的退役、拆卸费和机组更新费可达数十亿欧元。

EDF寿命管理计划分以下两种情况：

●不可更换的两种部件—反应堆容器及安全壳，关于900MWe PWR容器至少

可服役40年的综合案卷，目前正由法国核安全当局进行审查；对于安全

壳，900MWe机组安全壳的寿命至少为40年已经被普遍地接受。而1300Mwe

机组的安全壳，需按各自的情况进行监督和采取解决措施；

●完全或局部可更换的部件，包括更换费用昂贵的部件，诸如蒸汽发生器

（已在7个机组上更换了蒸汽发生器）和堆容器封头（已在40个机组上

更换了堆容器封头）。正在实施雄心勃勃的研究开发计划，以便理解设备、部件老化降级的机理，诸如侵蚀、腐蚀、疲劳、磨损、热老化，辐照老

化，以及这些机理的动力学；对真实的设备也进行了实验研究，以便确

认研究开发工作，为此对于1991年关闭的Chooz A电站（300MWe PWR

开展了一项重要的服役后检验、试验和研究评估计划）。

EDF寿命管理计划由总公司组织各方面的专家分专业组，投入相当多的资源加以实施，例如，反应堆容器及一回路管道部件的寿命管理项目，分别有5-6个专业组，各由数十至近百名成员组成，经过3-5年的研究、分析评估，才提出推荐性寿命管理行动供决策层审批。电力公司的主要职责是安全地和经济地运营核电站；只要延寿的竞争性得到论证，现有机组的延寿可行性就一直存在，就绝对有必要跟踪安全法规条例的任何变化，做好延寿的准备。

在法国，像某些其它欧洲国家那样，定期的安全审查是按10年为基础来实