《中國(guó)核能行業(yè)智庫(kù)叢書(shū)(第二卷)》市場(chǎng)推介圓滿(mǎn)完成。這是一本發(fā)產(chǎn)業(yè)先聲的智慧文萃，是行業(yè)專(zhuān)家們從不同角度、不同深度對(duì)產(chǎn)業(yè)前途命運(yùn)進(jìn)行思考的思想文庫(kù)，近期小編將精選部分觀點(diǎn)文章與廣大讀者共同品鑒。今天，和您分享的是系列文章之十四：從全壽期管理之技術(shù)要素看核電廠(chǎng)延壽的決策基礎(chǔ)。
作者簡(jiǎn)介
戴忠華，蘇州熱工研究院黨委書(shū)記、總經(jīng)理、正研級(jí)高工，中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)評(píng)獎(jiǎng)委員會(huì)委員、核能行業(yè)協(xié)會(huì)防人因失誤小組組長(zhǎng)，長(zhǎng)期從事核設(shè)施與核技術(shù)等方面的研究，是我國(guó)核電關(guān)鍵敏感設(shè)備管理(CCM)技術(shù)開(kāi)拓者之一。
文章摘要
在役核電廠(chǎng)在滿(mǎn)足安全要求的條件下延壽(國(guó)內(nèi)稱(chēng)為“運(yùn)行許可證延續(xù)”)是核電行業(yè)的重要趨勢(shì)，影響核電廠(chǎng)延壽決策的因素包括政治、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等多方面。核電廠(chǎng)系統(tǒng)、構(gòu)筑物、部件(SSCs)的范圍界定與篩選、老化管理組合項(xiàng)及管理大綱的建立與審查、關(guān)鍵部件的時(shí)限老化分析等工作是開(kāi)展核電廠(chǎng)延壽論證的主要內(nèi)容，其結(jié)果也是核電廠(chǎng)延壽可行性決策的重要技術(shù)基礎(chǔ)。上述內(nèi)容也是核電廠(chǎng)全壽期管理的重要技術(shù)要素，結(jié)合日常管理和定期安全審查進(jìn)行的不斷更新與完善，必將提升核電機(jī)組的安全運(yùn)行水平。本文介紹了中廣核集團(tuán)在核電廠(chǎng)延壽論證與全壽期管理方面的經(jīng)驗(yàn)，探討了兩者技術(shù)要素之間的關(guān)聯(lián)和邏輯，以指導(dǎo)國(guó)家能源技術(shù)創(chuàng)新“十三五”規(guī)劃中核電機(jī)組延壽論證示范工程的管理與實(shí)施工作。
全文賞析
從全壽期管理之技術(shù)要素看核電廠(chǎng)延壽的決策基礎(chǔ)
前 言
核電廠(chǎng)延壽(國(guó)內(nèi)稱(chēng)為“運(yùn)行許可證延續(xù)”)是指在審查核電廠(chǎng)狀態(tài)與安全水平并考慮限制系統(tǒng)、構(gòu)筑物和部件(SSCs)壽命的管理程序和狀態(tài)基礎(chǔ)上，核電廠(chǎng)超出原設(shè)計(jì)或許可證規(guī)定的時(shí)間繼續(xù)運(yùn)行。2017年9月1日，經(jīng)第十二屆全國(guó)人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第二十九次會(huì)議通過(guò)并發(fā)布的《中華人民共和國(guó)核安全法》第二十八條對(duì)我國(guó)核電廠(chǎng)的延壽進(jìn)行了闡述，從而在法理上確定了我國(guó)核電廠(chǎng)延壽的可行性。
核電廠(chǎng)延壽具有重要的價(jià)值：一方面，可以充分利用廠(chǎng)址，2011年日本福島事故后，國(guó)家核安全監(jiān)管力度進(jìn)一步加強(qiáng)，對(duì)新堆的審批更為謹(jǐn)慎，新建核電廠(chǎng)面臨可用廠(chǎng)址越來(lái)越少、公眾輿論等條件限制，在役核電廠(chǎng)延壽可以充分利用已有廠(chǎng)址及配套設(shè)施;另一方面，通過(guò)延壽論證，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)技術(shù)短板，提出并實(shí)施技術(shù)改造和升級(jí)，有效提升核電關(guān)鍵技術(shù)能力和管理水平;此外，核電廠(chǎng)延壽還可以帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，按當(dāng)前我國(guó)百萬(wàn)千瓦核電機(jī)組的建設(shè)成本，兩臺(tái)核電機(jī)組延續(xù)20年運(yùn)行相當(dāng)于新建一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行40年，從而能夠節(jié)約約200億元的建設(shè)成本，并帶動(dòng)核電產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。
因而，核電廠(chǎng)延壽是當(dāng)前核電行業(yè)的重要趨勢(shì)，截至2019年2月底，全球在役的450臺(tái)核電機(jī)組中，有97臺(tái)服役時(shí)間達(dá)到或超出了40年(一般核電設(shè)計(jì)壽期40年)，美國(guó)在核電廠(chǎng)延壽方面走在了世界前列，其在役的99臺(tái)核電機(jī)組中，已有94臺(tái)的首次延壽(執(zhí)照期限由40年延長(zhǎng)至60年)申請(qǐng)獲得了美國(guó)核管會(huì)(NRC)批準(zhǔn)，有6臺(tái)機(jī)組在2018年向NRC提交了第二次延壽(執(zhí)照期限由60年延長(zhǎng)至80年)申請(qǐng)。我國(guó)早期的秦山核電廠(chǎng)已向國(guó)家核安全局(NNSA)提交了延壽申請(qǐng)，大亞灣核電廠(chǎng)正在開(kāi)展延壽論證工作，計(jì)劃2019年具備提交延壽申請(qǐng)的條件。
為提高核電的安全可靠性，保障機(jī)組具備延壽的條件，各核電國(guó)家均開(kāi)展了多種管理措施，全壽期管理是其中極為有效的管理措施之一。如何協(xié)調(diào)全壽期管理與延壽論證的關(guān)系，在保障安全的前提下，利用最小的付出獲得更大利益是各核電廠(chǎng)應(yīng)考慮的問(wèn)題。本文從影響核電廠(chǎng)延壽的決策因素出發(fā)，分析了其中的技術(shù)因素與全壽期管理技術(shù)要素之間的關(guān)聯(lián)性，并結(jié)合中廣核的實(shí)踐提出了相關(guān)建議。
1 延壽決策因素
1.1影響核電廠(chǎng)延壽決策的因素
通過(guò)對(duì)國(guó)外核電發(fā)展現(xiàn)狀的研究，政治、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)等方面是影響核電廠(chǎng)延壽決策的主要因素，德國(guó)的棄核行動(dòng)主要是由于政治因素所導(dǎo)致的。另外，對(duì)美國(guó)部分核電廠(chǎng)在NRC批準(zhǔn)了首次延壽申請(qǐng)后又決定關(guān)閉的原因進(jìn)行分析(見(jiàn)表1)可以看出，技術(shù)因素是影響核電廠(chǎng)延壽決策的重要方面，因此，通過(guò)延壽論證，檢驗(yàn)和評(píng)估技術(shù)的可行性是核電廠(chǎng)延壽決策的關(guān)鍵步驟。
表1 美國(guó)已批準(zhǔn)延壽機(jī)組關(guān)閉原因分析
1.2 延壽論證的策略
目前國(guó)際通行的延壽論證策略主要有兩種：一種是以美國(guó)為代表的執(zhí)照更新(LR)策略，根據(jù)該策略，核電業(yè)主向監(jiān)管當(dāng)局申請(qǐng)執(zhí)照更新，每次執(zhí)照更新20年;另一種是加強(qiáng)型PSR(IPSR)，在該策略下，核電業(yè)主每十年對(duì)電廠(chǎng)進(jìn)行安全審查，并在第4個(gè)十年安全審查中采用加強(qiáng)型PSR對(duì)核電廠(chǎng)進(jìn)行超出設(shè)計(jì)壽期的論證，韓國(guó)和匈牙利采用該策略。
執(zhí)行LR策略時(shí)，需要開(kāi)展范圍界定與篩選、老化管理審查、時(shí)限老化分析和環(huán)境影響評(píng)價(jià)等分析和論證工作;執(zhí)行IPSR策略時(shí)，在常規(guī)PSR的基礎(chǔ)上，需要增加延壽相關(guān)的安全審查，主要包括：SSCs的詳細(xì)壽命評(píng)價(jià)、時(shí)限老化分析、老化管理大綱審查、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)反饋審查、最新國(guó)際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)審查以及現(xiàn)場(chǎng)檢查等工作。
1.3 中國(guó)核電廠(chǎng)延壽論證內(nèi)容
2015年底，在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，NNSA參考LR策略發(fā)布了《<核電廠(chǎng)運(yùn)行許可證>有效期限延續(xù)的技術(shù)政策(試行)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“技術(shù)政策”)，用以指導(dǎo)核電業(yè)主開(kāi)展延壽論證以及監(jiān)管部門(mén)對(duì)延壽申請(qǐng)的審查，根據(jù)技術(shù)政策，中國(guó)核電廠(chǎng)在延壽論證時(shí)，主要內(nèi)容包括：安全論證基準(zhǔn)確定、范圍界定與篩選、老化管理審查、時(shí)限老化分析、環(huán)境影響增補(bǔ)評(píng)價(jià)、最終安全分析報(bào)告(FSAR)升版以及工程改進(jìn)計(jì)劃制定，其中主要的技術(shù)內(nèi)容是范圍界定與篩選、老化管理審查、時(shí)限老化分析，論證所得出的結(jié)果是核電廠(chǎng)延壽可行性決策的重要技術(shù)基礎(chǔ)。
范圍界定與篩選主要是依據(jù)相關(guān)原則，確定在延壽論證范圍內(nèi)的系統(tǒng)和構(gòu)筑物，并確定需要進(jìn)行老化管理審查的構(gòu)筑物和部件，通過(guò)范圍界定與篩選可以確定在延壽論證范圍內(nèi)的系統(tǒng)和構(gòu)筑物清單，形成含“部件-材料-預(yù)定功能-環(huán)境”的物項(xiàng)組，以作為老化管理審查的對(duì)象，以便后續(xù)開(kāi)展老化管理審查工作。
老化管理審查主要是識(shí)別并評(píng)價(jià)老化管理審查對(duì)象的老化效應(yīng)、審查電廠(chǎng)管理老化效應(yīng)的活動(dòng)有效性，并提出改進(jìn)建議，其主要目的是使老化管理審查對(duì)象在延壽運(yùn)行期間能夠執(zhí)行其預(yù)定功能。通過(guò)老化管理審查，可以對(duì)電廠(chǎng)含“部件-材料-預(yù)定功能-環(huán)境-老化機(jī)理-老化管理大綱”的組合項(xiàng)給出明確的審查結(jié)論，同時(shí)提出相關(guān)改進(jìn)建議。
時(shí)限老化分析主要是對(duì)老化相關(guān)、需確定服役時(shí)間、影響電廠(chǎng)重大決策的部件進(jìn)行評(píng)估，確定能否安全服役至延壽期末。通過(guò)時(shí)限老化分析，可以對(duì)時(shí)限老化分析項(xiàng)給出明確的評(píng)估結(jié)論及相關(guān)的改進(jìn)建議。
2 全壽期管理價(jià)值
2.1 全壽期管理的含義
全壽期管理是指通過(guò)下述活動(dòng)將核電廠(chǎng)的運(yùn)行、維修、工程、管理、延壽以及經(jīng)濟(jì)計(jì)劃融合為一個(gè)整體的過(guò)程：
(1)管理電廠(chǎng)的設(shè)備狀態(tài)(例如SSCs的老化和降級(jí));
(2)優(yōu)化運(yùn)行時(shí)間(包括選擇延壽和提前退役);
(3)在保證安全的同時(shí)使電廠(chǎng)價(jià)值最大化。
為更好地管理核電廠(chǎng)設(shè)備的老化問(wèn)題，美國(guó)核電運(yùn)營(yíng)者協(xié)會(huì)(INPO)編制了“AP-913：設(shè)備可靠性管理”，其將全壽期管理作為可靠性管理的重要內(nèi)容。AP-913的總體實(shí)施流程見(jiàn)圖1所示，首先按照一定的設(shè)備分類(lèi)準(zhǔn)則對(duì)電廠(chǎng)設(shè)備進(jìn)行分類(lèi)及識(shí)別，對(duì)不同類(lèi)的設(shè)備分別進(jìn)行性能監(jiān)測(cè)與持續(xù)改進(jìn)管理;根據(jù)性能監(jiān)測(cè)的結(jié)果分別進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)與糾正行動(dòng)管理;根據(jù)糾正行動(dòng)管理結(jié)果分別對(duì)性能監(jiān)測(cè)及持續(xù)改進(jìn)進(jìn)行反饋;持續(xù)改進(jìn)的結(jié)果輸入到預(yù)防性維修管理;預(yù)防性維修管理的結(jié)果反饋至性能監(jiān)測(cè)管理;性能監(jiān)測(cè)、持續(xù)改進(jìn)、糾正行動(dòng)管理的結(jié)果同時(shí)輸入到全壽期管理中。通過(guò)全壽期管理可以綜合優(yōu)化性能監(jiān)測(cè)、持續(xù)改進(jìn)、預(yù)防維修、糾正行動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)在保障安全運(yùn)行的前提下利益最大化。
圖1 設(shè)備可靠性管理內(nèi)容及流程
2.2 全壽期管理的內(nèi)容及對(duì)延壽的價(jià)值
圖2是全壽期管理的執(zhí)行流程，從該流程可以看出，范圍界定、設(shè)備和部件篩選、設(shè)備部件壽命評(píng)估以及壽期管理備選方案是全壽期管理的重要技術(shù)內(nèi)容，其中設(shè)備部件壽命評(píng)估與延壽論證中的時(shí)限老化分析在內(nèi)容和方法論上是相似的，壽期管理備選方案與延壽論證中的老化管理審查在本質(zhì)上是相同的。由此可見(jiàn)，全壽期管理中的重要技術(shù)要素也是延壽論證的主要內(nèi)容。但從時(shí)間軸上看，全壽期管理是一項(xiàng)長(zhǎng)期的管理活動(dòng)，應(yīng)貫穿于設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行、退役等核電廠(chǎng)全生命周期的各階段，屬于“線(xiàn)”上的長(zhǎng)期工作，而延壽論證更主要的是“點(diǎn)”上的階段性工作。有效的全壽期管理對(duì)延壽有重大價(jià)值，主要體現(xiàn)在：
(1)技術(shù)要素，全壽期管理的主要技術(shù)要素可以為延壽論證奠定技術(shù)基礎(chǔ);
(2)持續(xù)改進(jìn)，全壽期管理中持續(xù)改進(jìn)可提升機(jī)組的運(yùn)行，包括延壽期的運(yùn)行安全水平;
(3)合理方案，通過(guò)全壽期管理所制定和優(yōu)化的管理方案可以使機(jī)組延壽的效益最大化。
圖2 全壽期管理執(zhí)行流程
3 實(shí)踐與探索
3.1 大亞灣核電廠(chǎng)延壽論證項(xiàng)目簡(jiǎn)介
大亞灣核電廠(chǎng)擁有兩臺(tái)百萬(wàn)千瓦級(jí)壓水堆核電機(jī)組，是中廣核集團(tuán)首座核電廠(chǎng)，也是中國(guó)大陸首座大型商用核電廠(chǎng)，1994年正式投入商運(yùn)，從2013年開(kāi)始進(jìn)行延壽的預(yù)可行性研究，計(jì)劃于2019年底具備向NNSA提交延壽申請(qǐng)的條件。
在2016年底國(guó)家能源局發(fā)布的《能源技術(shù)創(chuàng)新“十三五”規(guī)劃》中，大亞灣核電廠(chǎng)的延壽論證工作被列入為延壽論證領(lǐng)域的示范項(xiàng)目，該項(xiàng)目的成果將有助于完善電廠(chǎng)日常管理措施，提升機(jī)組的安全水平，同時(shí)也有助于推動(dòng)行業(yè)規(guī)范的建立。
3.2 主要工作
圍繞大亞灣核電廠(chǎng)的設(shè)備安全管理以及延壽論證，“長(zhǎng)期”以全壽期管理為手段，建立了老化數(shù)據(jù)庫(kù)、開(kāi)展了界定與篩選、老化管理審查、壽命評(píng)估和管理方案制定等工作;“短期”以延壽論證為契機(jī)，充分利用全壽期管理成果，并開(kāi)展了安全論證基準(zhǔn)確定、時(shí)限老化分析、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、文件升版和工程改進(jìn)計(jì)劃編制等工作;同時(shí)開(kāi)展科研攻關(guān)，以解決全壽期管理以及延壽論證中遇到的技術(shù)難點(diǎn)，三者相互關(guān)系見(jiàn)圖3所示。從圖3可以看出，延壽論證中所需開(kāi)展的界定與篩選、老化管理審查工作可以直接利用全壽期管理產(chǎn)生的成果，從而避免重復(fù)投入。
圖3 全壽期管理、延壽論證和科研攻關(guān)的內(nèi)容與關(guān)聯(lián)性
4 結(jié)束語(yǔ)
本文從延壽論證的要求出發(fā)，梳理了延壽決策的技術(shù)要素，并分析了全壽期管理的技術(shù)內(nèi)容，確定了兩者的關(guān)聯(lián)性，可以得出以下結(jié)論：
(1)技術(shù)要素是影響延壽決策的重要方面，延壽論證的主要技術(shù)內(nèi)容包括范圍界定與篩選、老化管理審查和時(shí)限老化分析等工作;
(2)全壽期管理對(duì)核電廠(chǎng)長(zhǎng)期安全運(yùn)行及延壽具有重要價(jià)值，且延壽論證的技術(shù)內(nèi)容也是全壽期管理的重要方面，在進(jìn)行延壽論證時(shí)可充分利用全壽期管理的成果，避免重復(fù)投入;
(3)全壽期管理是“線(xiàn)”上的長(zhǎng)期管理，而延壽論證是“點(diǎn)”上的階段性工作，電廠(chǎng)應(yīng)加強(qiáng)全壽期管理工作。
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