加拿大達林頓核電站的CANDU堆翻修更換計劃提前完成，并且整個過程費用低于預算。

1、電廠延期運行

達林頓核電站正在更換所有四個CANDU堆

經過30多年時間的運行，加拿大安大略省達林頓(Darlington)核電站四個CANDU堆的一些部件已達到預定使用壽命，需要進行翻修更換。

這項翻新計劃始于2016年10月，但之前已經進行了十多年的規劃，以確保該計劃的完美執行。

第一個停機更換部件的是2號機組，2020年6月完成并恢復使用。

即使通過了多年的規劃，但是要在十年內完成三次反應堆部件的更換，同時保持項目按時、按預算交付，充滿個各種挑戰。其中關鍵是能夠從2號機組中吸取經驗教訓，將其經驗教訓真正應用于后續的工作。

“我們獨立完成了2號機組的工作，因此可以從該項目中吸取所有教訓，”安大略發電公司(OPG)新核增長副總裁加里·羅斯(Gary Rose)解釋道，“然后我們開始了3號機組的工作，應用了所有這些經驗教訓，取得了一些巨大的成功。”

在該項目的最新更新中，OPG宣布，渦輪機控制改造的靜態調試已經完成，目前正在通過最終的現場變更和軟件升級。

達林頓2號機組反應堆拆除(圖源：OPG)

到目前為止，3號機組90%以上的工作已經完成。獲得監管部門批準后，3號機組將開始恢復運行，劃于2023年下半年開始運行反應堆。

“我們在2020年9月開始3號機組工作，目前已接近完工。可能會在今年年中恢復使用，將提前于計劃。”羅斯說。

在2022年底，3號機組在下部進料管安裝完成后，共有6,240束新燃料裝入反應堆。

OPG慶祝達林頓3號機組翻新工程獲得批準(圖源：OPG)

在OPG的計劃中，達林頓的1號和3號機組幾乎同時進行翻修。1號機組的翻修于2022年2月開始，目前大約已完成一半。

反應堆拆卸正在進行中，隨后將拆除所有反應堆內部部件，包括約480根排管和壓力管。

正如羅斯所說：“1號機組與3號機組同時啟動。我們于去年1月(2022年)啟動了1號機組，因此我們接近該機組的中點。”

據OPG稱，整個項目現已進入下半年。

2、翻修經驗不斷積累

1號機組與3號機組同時進行翻修，兩者都在借鑒2號機組的經驗。圖為渦輪機廠房(圖源：OPG)

與此同時，OPG正在根據從翻修早期階段工作中吸取的經驗教訓規劃4號機組的工作計劃。4號機組的更換預計將于今年第三季度開始。

羅斯說：“一旦3號機組完工并恢復使用，我們將在今年晚些時候啟動最后一個機組，即4號機組。到2026年，我們將完成所有四個機組。”

3號機組渦輪機廠房(圖源：OPG)

盡管CANDU堆是其標準運行模式的一部分，但在運行30年后更換它并不是一項容易的任務。

羅斯解釋道：“被更換的主要部件是反應堆堆芯。我們正在進行管道更新，拆除和更換壓力管、排管和饋線管，這是發生核反應的地方。我們還查看了其余系統，并進行了部件狀態評估，以了解需要更換哪些系統，來支持電廠30年延長壽命。”

例如，大多數蒸汽發生器在30年后也不需要更換，也進行兩臺蒸汽發生器的初級汽水分離器的更換工作。

羅斯指出：“達林頓電站的蒸汽發生器狀況非常好。”

同樣，盡管工廠的產量不會因翻新計劃而改變，一些系統正在適當改進。

3號機組翻新的關鍵部件——定子，已抵達反應堆現場。

羅斯表示：“我們正在對渦輪機的控制系統進行升級，并進行維護工作。雖然沒有更換任何葉片，但更換了定子。我們還進行了一些安全升級，以確保工廠項目的平衡，如電氣系統和一些管道工程。”

CANDU堆的設計要求，在中期階段更換壓力管和排管容器管。

“達林頓的中期使用壽命約為23萬有效滿功率小時，但當然不能在到期那一天內一下更換所有四臺機組，因此在18萬小時左右就啟動了2號機組的工作。當我們工作到達最后一臺機組時，正好在需要更換的時間范圍內。這種中期翻新是設計的要求，取決于機組的中期使用時間情況。”

3、在實踐中學習與改進

翻修工作進行中(圖源：布魯斯電力)

達林頓反應堆更換計劃在核項目中幾乎是獨一無二的，它不僅在預算內，而且完工期也提前了。

羅斯將這一顯著成果歸功于詳細的多年規劃，也歸功于他在各個機組間的經驗學習：“很多經驗都來自于2號機組的工作。該團隊跟蹤了大約3000種不同的工作經驗，其中包括一些是非常小的技巧，例如，我們更新了工作程序，使其更容易、更高效、更安全或質量更好。”

他解釋了將詳細計劃轉化為現場行動所面臨的挑戰，以及對反應堆更換部件等重大設施項目保持動態方法的必要性。

達林頓2號機組正在裝載燃料(圖片：OPG)

“當你第一次做任何事情時，可能都會制定很好的計劃，但一旦進入這些計劃和工作面的實際行動，就很難完全按照你的計劃進行。團隊實時吸取了教訓。包括調整焊機的參數，以優化這些給水管與集管的焊接。通過學習如何焊接2號機組上的饋線，使后續機組的效率更高。”

其中一個關鍵問題是改變概念團隊結構，在OPG員工和第三方承包商之間建立一個更具凝聚力的單位。

工人們慶祝達林頓電站2號機組的重建(圖源：OPG)

羅斯說：“我們學到的一大教訓是‘一個團隊’的概念。當我們開始2號機組工作時，我們采用了傳統的EPC方式，其中OPG是總承包商，我們有一個供應商是EPC。”

他繼續說道：“在完成2號機組的過程中，我們發現，與其讓我們的團隊進行監督，不如讓我們成為一個整體的團隊。因此，我們將OPG監督團隊與供應商團隊整合到這個整體團隊的概念中。你不知道誰在為哪家公司工作，這也無關緊要。一切都是為了一個共同的目標而合作，并按時按預算完成翻新工作。”

羅斯強調了從傳統EPC模式向綜合項目交付模式轉變的重要性，這是成功的關鍵組成部分。

此外，OPG方法還意味著有勇氣改變CANDU堆更換的模式。

羅斯解釋道：“我們在2號機組上還學到了其他一些東西，例如，我們首先拆除了壓力管，然后將排管串聯起來。這就是我們之前進行的10次翻新的方式。但在2號機組工作期間，我們開始考慮一些可能的效率改進，其中一位工程師提出了將壓力管和排管一起拆除的想法，這種方式更快，事實上更安全，因為從反應堆到廢物流的壓力管運輸更少。在3號機組工作中，這為我們節省了30多天的時間，至少也為1號機組和4號機組節省了時間。這項投資最終節省了90天的時間，考慮到所有參與該項目人員的成本、資本化利息等，這是一筆相當可觀的費用。”

4、工具和測試

作為達林頓翻新計劃的一部分，OPG對渦輪發電機進行了大修，并正在安裝新的數字渦輪控制裝置。

設計一種同時取出壓力管和排管器的新程序，既要改變工藝，又要開發新設備和新裝置。所有這些變化也必須經過認定。

正如羅斯所說：“對工具、程序和表面工作的修改——在核領域，每項任務都需要認證，所以我們必須有程序，必須有檢查點，所有與過程變化相關的需要做的事情也需要完成。”

OPG還盡可能采用了新的數字化和自動化工具。

這不僅意味著工廠設備，如蒸汽輪機的新數字控制，而且還意味著翻新過程。

“我們正在拆除反應堆中已經存在了30年的部件，拆除階段使用的許多工具都應用了數字化和自動化工具，使過程更安全、更容易。其中許多工具由一名操作員控制。該操作員遠離實際工作地點，提高了工人的安全性。”

羅斯說：“在工具方面進行了許多數字化改進，并繼續推進工作自動化和提高工人安全。”

3號機組使用新的拆卸工具(圖源：OPG)

從2號機組中學習到的經驗，主要是最大程度地利用自動化工具。

他說：“我們的許多給水管焊接工具都是自動化的。可以鎖定這些焊工，校準所有工具，并通過計算機輔助流程進行焊接。但要獲得正確的參數來確保焊接合格是非常困難的。這是2號機組工作學到的教訓之一。”

“隨后對每個焊縫進行檢查，在2號機組中，射線檢查每個區域。我們在隨后的機組中進行了數字射線檢查，3號機組中通過數字射線檢查，不需要工人走出安全區進行射線照相。這是另一項技術進步。”

實體模型的使用和新工具對程序的詳細建模，對翻新方案總體成功也很重要。

達林頓能源綜合體中的反應堆模型(圖片：OPG)

“該項目的另一個關鍵經驗是，我們在距離發電站約1.5公里的達林頓能源綜合體創建了一個完整的排管區模型。在工廠使用的每一個工具，都在功能測試期間在工廠進行了一次全面測試，也在我們的模型內進行了測試。”

反應堆模型用于測試工具和程序，以及培訓工作人員(圖源：OPG)

“我們將在盡可能真實的情況下對其進行測試，把它們放在塑料套裝中，并讓它們完成操作過程。我們甚至會試圖打斷它，然后把異物扔出去，確保應對各種可能性。如果你在模型中充分測試了該工具，并在工人進入實際工作之前對他們進行了充分培訓，成功可能性會更高。”

OPG與第三方承包商SNC-Lavalin公司合作，但工具分包給了許多不同的公司，包括ATS、Cambridge、Rolls-Royce等。CANDU還生產了一些工具。

盡管達林頓的實體模型帶來了許多優勢，但由于藍圖和竣工工廠之間的實際差異，仍會存在各種問題。

這需要額外修整過程，如對現有工廠進行藍色激光掃描，以了解各個部件的實際位置。

“我們將其作為規劃的一部分，”羅斯說，“這些反應堆是30年前建造的，盡管有設計圖紙等，但就確切位置而言，這些部件是有點錯位的。當你重建部件時，我們需要明確其中差異，所以我們對核島進行了全面的激光掃描，然后創建了一個數字模型。”

5、規劃的重要性

按時按預算交付任何類型的核項目，因其復雜性和獨特性，很難具體量化過程，但達林頓核電站的翻新工程是通過嚴格的規劃過程實現的，包括實物模型和建模。

“實際上，其經驗可以歸結為‘細致規劃’。規劃不能保證成功，但缺乏規劃就可能會失敗。我們對這項工作規劃得非常好。我們受到安大略省能源委員會的效率監管，必須向他們提交我們的計劃和成本估算時間表。獨立核算專家表示，他們還沒有看到一個項目如此細致的執行計劃。因此，我們有很好的計劃必須堅持下去。”

布魯斯核電站3號機組于3月1日從斷開電網，這一步驟被稱為“斷路器斷開”，準備翻修工作(圖源：布魯斯電力)

“項目規劃得確實可圈可點，建立了風險登記冊，然而在項目執行過程中，所有這些似乎都被擱置和遺忘了。因為對項目規劃得太好了，我們知道我們每天工作進度，如果我們沒有達到效率，也是顯而易見的。我們每天都有一個問題，我們為什么沒有實現計劃的進展，以及我們正在做什么來解決這些問題。每天一絲不茍的專注驅使我們取得了成功。如果出現問題，我們會詢問原因，并盡早修復和糾正。”

然而，他還補充說明深入規劃所帶來的內在靈活性。

羅斯說：“在每個項目中我們都有意外開支。每個項目都有風險，我們有提取意外開支的機制，過去常常為意外開支提取資金。通過2號機組的經驗，我們在3號機組中把預算放回到意外開支中，以防發生其他事情。我們創建了與風險登記相對應的所謂機會登記冊，在管理風險的同時積極尋找創新機會。”

一旦翻新計劃在2026年完成，這個128億加元(94億美元)的項目將使達林頓核電站能夠再運行30多年，但對CANDU堆的相關學習可能會持續更長的時間，從而降低反應堆更換的成本和風險。

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