隨著材料科學和技術的進步，核電站在延期服役方面越發普遍，清潔能源的優勢也隨之越加明顯。

IAEA核電運維和工程支持團隊負責人埃德·布拉德利(Ed Bradley)表示：“為長期運行而翻新核電站的成本遠低于建造新的核電站。維持核電站的長期運行是提高當前核發電可持續性的絕佳機會，因為核電是最具成本效益的低碳電力來源之一。”

“與過去相比，今天的材料和技術取得了驚人的進展，對許多試圖脫碳的國家來說，延長電廠運行時間已成為一個具有吸引力和競爭力的選擇。”

大多數核電廠的最初設計運行壽命為30至40年。 延長核電廠壽命的主要理念：評估現有核電廠，并確定其是否能夠在假定的退役日期前安全、穩定、經濟地繼續運行。 當電廠的壽命延長時，運行通常可以再持續20至40年。

“鑒于核電廠在初始選址、設計和施工期間所做的大量工作，以及在整個運行期間的老化管理，以及某些升級和翻新，許多核電廠能夠在遠遠超過最初預期運行時間的情況下繼續安全運行。”

IAEA高級安全官員羅伯特·克里瓦內克(Robert Krivanek)說。 然而，他補充道，一些核電站的某些部件無法高效地進行更新，這意味著它們不適合長期運行。老化的核動力反應堆面臨的主要挑戰之一是性能退化。

電廠運行時，其結構和部件必須能夠承受高溫、惡劣條件和維持連續運行，隨著時間的推移，這些條件導致運行出現各種磨損。

Bradley說：“例行評估和更換零件可以緩解退化，但隨著時間的推移，這可能不是經濟上的最佳方法，尤其是在長期運行的情況下。”

2、新技術和新材料

達林頓2號機組翻新項目兩臺渦輪機的俯視圖(圖源：R. Radell /安大略省發電公司)

激光束焊接和攪拌摩擦焊接等新技術的發展，以及耐腐蝕性更好的雙相不銹鋼等材料的發展，意味著一些部件現在能夠安全使用更長的時間，使核電站繼續運行更加經濟可行。

研究人員還對核電站的不同運行條件如何影響組件和結構有了更好的理解。

例如，加拿大安大略省的CANDU堆在1970年至1993年期間投入使用，通過材料科學研究和部件檢查，一些部件能夠安全運行10年，超過預期的30年。

一項耗資185億美元的翻新計劃將進一步延長運營的第二個周期，最多再延長40年。這意味著一些建于20世紀80年代的反應堆將安全運行到20世紀60年代。

CANDU業主公司總裁兼CEO弗雷德·德馬爾卡(Fred Dermarkar)說：“我們的反應堆是在我們沒有太多核電廠歷史的時候建造的，我們最初設計的預期壽命保守估計為30年。” “當我們操作這些機器，了解它們是如何老化的，努力實現長期運行，獲得最大的收益率。”

2017年，研究人員在俄羅斯列寧格勒核電站檢查運行安全(圖源：IAEA)

Dermarkar解釋了如何使用最先進的材料科學預測未來多年的材料特性。

“CANDU反應堆使用稱為壓力管的部件來冷卻燃料。在反應堆環境中，由于中子通量高、溫度和壓力高以及冷卻水的腐蝕，壓力管的性能隨時間而變化。”

“例如，為了預測腐蝕引起的變化，我們從運行反應堆中移除輻照壓力管，然后采用人工加速腐蝕的技術，進行廣泛的試驗，以確定這些人工老化部件的材料性能。”

“通過這種方式，我們能夠預測這些組件能用多長時間。在實驗室中做好研究分析，保證這些部件將繼續安全可靠地運行，直到預定的大修日期。”

3、大數據與核電

研究人員現在也在探索如何利用大數據來評估和確定核電站長期運行的可行性。

大數據是一個術語，用于描述對非常復雜和大量的數據的分析。大數據收集一般非常迅速，而且經常是實時的，以確定描述事物的趨勢和模式，并預測結果和行為。

對于核電廠的長期運行，從電廠運行中收集了數百萬個數據點，包括運行日志、反應堆測量和報告的事件。 通過使用與核相關的大數據軟件挖掘這些數據，研究人員可以使用模擬工具預測核電站的系統、結構和部件在不同條件下的老化情況，并確定可能需要更換的部件以及更換的大致時間。

“大數據已經在準備測試使用，而且發展勢頭十分良好。” Dermarkar說。

“我們的發電廠正在進行現代化改造，它們配備了更多便攜式儀器，可以輕松安裝以收集數據并及早預測問題，使我們能夠及早采取糾正措施。取得的效果也十分明顯：我們工廠今天的表現比歷史上任何時候都好。”