要實現核電站壽命延長計劃，關鍵是進行核風險評估，評估過程包括建模和模擬過程。方法主要為限元分析和地震巡檢，這兩種方法都至關重要。

1、必須延期運行

今年3月，EDF宣布計劃延長其運營的希舍姆核電站1號機組和哈特爾普爾核電站的運行時間。

根據國際原子能機構(IAEA)的數據，全球有442座核反應堆，其中有三分之二以上的反應堆已經運行了30多年，接近或已經超過了其最初預期的40年壽命。

另外，全球約有100座反應堆的運營許可證已經延期。

然而，IAEA還預測，除非延長更多的反應堆運營許可證，否則現有的核電產能將在2030年前急劇下降，特別是在歐洲和北美地區，這些地區的現有核電站計劃在2060年前退役。在發電行業面臨到2050年幾乎完全從化石燃料轉向低碳能源的巨大挑戰的背景下，延長核電站的壽命，可以提供一條有效的途徑來幫助實現未來的低排放能源目標。

盡管核電站本身沒有固定的壽命，但電站的組件有。為了保證一座核電站的持續運行，確保超過每個核設施建造時的設計標準，必須證明核電站中沒有零部件出現問題。最近的一個例子是，法國電力能源公司(EDF Energy)將其哈特爾普爾核電站和希舍姆核電站1號機組的運行壽命延長了兩年，可以運行到2026年3月，這兩座核電站原定于2014年退役。

為了實現這一目標，EDF需要向英國核監管局(ONR)陳述其延期的具體情況，包括證明核電站可以安全地實現他們想要的目標。

值得一提的是，對于這種核電廠的運營延長理由程序，同樣適用于任何擁有核許可證的組織，不僅僅是發電廠。核電站成功延長運營時間的關鍵是進行核風險評估，評估方法包括有限元分析(FEA)和地震巡檢，主要為建模和仿真過程。

2、證明延期運行合理的理由

荷蘭的博爾塞爾核電站的運營時間已經延長(圖源：EPZ)

必須要提出明確的理由來支持延長現有核電站的運營時間。

與核電新建項目相比，運營時間延長項目的資本密集度要低得多，施工時間要短得多，成本控制更容易，施工延誤更少。

在這種情況下，整理延長運營時間合理的理由就顯得意義重大，特別是在當下的碳減排背景下。

然而，延長運營時間的評估，不應僅僅包括反應堆堆芯本身及其操作情況。核電站運行的各個方面都應進行評估，并證明其能夠安全運行。

延長運營時間的理由，應側重于運營商證明他們已經識別，并正在安全地管理核電系統、結構和組件中的任何老化問題。

此外，運營商應該確認操作、結構和環境參數和條件沒有惡化，對個人和環境的風險沒有增加。

安全是任何運營時間延長計劃的核心問題，在修訂后的安全案例中，運營商應考慮任何新的或升級的風險、危害水平，或引入的新標準。

同樣重要的還要考慮，隨著設備達到其原始設計壽命，并進行了部件更換，安全案例將不斷發展。

在建立安全案例時，核電運營商必須考慮幾個方面。

在這些考慮因素中，建模、模擬和地震巡檢在核風險評估中的作用十分重要。

例如，通過使用有限元分析(FEA)，可以研究部件結構、廠房和設備在正常運行(日常)設計載荷和極端危險(如地震、天氣影響和爆炸載荷)下的行為。包括線性和非線性方法以及分析方法。地震巡檢在評估過程中也十分重要，可以實時審查設施、基礎設施以及當前狀況和位置的廠房和設備。

巡檢過程可以考慮到概念、設計或安裝圖紙或參考的任何變化，并評估真實情況，包括材料退化和損壞。此外，地震巡檢審查能夠識別和考慮地震事件期間可能發生的與相鄰工廠和設備的潛在相互作用，而基于桌面的評估可能不會考慮這些相互作用。

3、地震巡檢

使用高速攝像機和傳感器從模擬地震事件中收集數據(圖片：DOE)

有限元分析和地震巡檢過程均可用于新設施的檢查，操作員應為任何新結構、起重機或廠房和設備提供詳細的設計分析和評估。

這其中重要的是要證明，已經對現有結構和工廠進行了評估，確定了可能影響安全案例的新危險或載荷的潛在影響。

因此，運營商應考慮針對靜態和動態載荷情況，進行結構評估和論證，包括爆炸、地震和其他自然災害，如氣候變化影響。

此外，還應評估結構元件、連接和改造解決方案的設計，以減輕結構脆弱性，同時根據技術規范和圖紙進行工程驗證計算。

此外，還應評估新設施對現有結構、廠房和設備的影響，以及獨立技術評估(ITA)。作為工程驗證的一部分，應針對正常運行或極端負載情況，對新的和現有的機械裝置和設備進行評估。

審查領域應包括：

設施巡檢評估;

證實設備和支持系統的工程計算;

改造解決方案包的設計;

管道系統的應力和疲勞分析;

加壓系統分析;

電源分析;

使用抗震鑒定實用程序組(SQUG)通用實施程序(GIP)進行設備鑒定;

起重機分析和設計審查。

特別是考慮到起重機，操作員應通過量化相關風險來了解與其起重機相關的潛在漏洞，減少潛在的安全和操作影響。

通過考慮荷載條件的變化，可以進行詳細的分析，以了解結構的完整性。

審查領域應包括：

結構/機械應力分析;

地震評估與結構耦合評估;

動態加載;

結構塑性變形;

疲勞和應力狀態分析;

根據國際實踐規范進行設計審查。

整理延長核設施運營時間的安全案例，涉及多個復雜的過程，涉及核電站的每個操作方面。

對于那些希望延長工廠預期運營時間的人來說，利用有限元分析和地震巡檢方法制定一個清晰、深思熟慮的計劃是非常有效的。