2021年9月,生态环境部官网发布通知,根据《中华人民共和国核安全法》及《中华人民共和国民用核设施安全监督管理条例》有关要求,经国家核安全局批准,秦山核电厂运行许可证获准延续,有效期延续至2041年7月30日。这标志着我国首台核电机组成功实现延续运行,秦山核电“运行许可证延续技术创新工程团队”传承、发扬“国之光荣”精神,再次实现了“零的突破”。2023年,秦山核电“运行许可证延续技术创新工程”荣获足球竞彩网2023年科学技术奖企业技术创新工程奖。
1985年3月20日,我国自行设计建造的第一座核电站——秦山核电站在海盐县开工建设。从它诞生的那一刻起,就被赋予了“掌握技术、积累经验、培养人才”的历史使命。1991年12月15日,秦山核电站首次并网发电成功,中国大陆无核电的历史就此改写,被誉为“国之光荣”。
经过30余年的自主发展,如今,秦山核电已建成9台机组,总装机容量666万千瓦,年发电量超520亿千瓦时,是我国核电机组数量最多、堆型最全面的核电基地,助力浙江成为核电大省。
核电站长期服役的基础:定期体检、强健体魄
秦山核电站初始运行许可证的有效期限为30年,至2021年到期。随着有效期限的不断临近,秦山核电站是继续运行还是直接退役?这是秦山核电厂一度面临的选择题。实际上,这也是整个中国核电行业必须直面的选择题。
秦山核电站设计、建造于上世纪七八十年代,设计建造能力、工艺标准、冶金材料和制造水平体现了当时的特点。投运30年来,秦山核电站一直严格按照国家核安全监管部门的要求和行业标准进行定期“体检”,每年还投入数千万元进行变更改造和设备更新,始终将电厂维持在高的安全水平和“新”的状态下,使建造之初的原型堆彻底转变成了一个安全稳定运行的商用堆。
秦山核电厂在2003年完成第一次定期安全审查,对安全重要的设备进行了老化机理分析及老化管理审查。2004年,电厂成立了专门的老化管理机构,组织开展核电厂的系统性老化管理工作。根据国际原子能机构、美国核管会等机构针对核电厂的老化管理方法,秦山核电厂建立了全厂老化管理大纲,对应该作为老化管理对象的系统、构筑物和部件进行了筛选,并对反应堆压力容器、蒸汽发生器、稳压器波动管、核级电缆、安全壳及堆腔混凝土等关键设备和构筑物开展了老化管理及寿命评估活动。
一系列关键设备实际状态的老化评估结果显示,秦山核电厂 “体魄强健”,完全具备许可证延续的基础,从技术上确保了该机组运行许可证延续的可能性。
秦山核电厂在延续运行期间,每年可产生经济效益十多亿元。同时,核电机组延续运行期间依然进行的检测、维修、评估和改进等一系列生产相关活动都会持续对核电关联产业、地方经济、就业等产生有利影响。
随着国家“双碳”目标的提出,我国能源结构正经历加速转型,由于风能和太阳能等可再生能源的间歇性特性,其在弥补电力供应缺口方面以及保障电网稳定性方面需要充分发挥核电的作用。所以,通过运行许可证延续令核电厂能够持续供电,是符合保障国家能源供应安全和能源结构多样化要求的合理选项。
在秦山核电厂所在的浙江,上述能源供应安全维度的意义愈加突显。浙江是我国经济大省,却是能源资源禀赋小省,2020年一次能源资源自给率只有7%,核电就成为了实现碳达峰的主力和有力手段。
至此,秦山核电厂“是否要进行延续运行”的问题,已经有了答案。2014年,秦山核电厂运行许可证有效期限延续(OLE)项目正式启动。下一步,要解决的是“如何开展延续运行”的问题,这是一项系统性更强、有足球竞彩网空白留待填补的任务。
延续运行决策的关键:安全是首要考量
一台核电机组能在初始设计寿命基础上延长服役多久,由谁来决定、怎么决定?
一座核电站是否决定运行许可证延续,主要取决于安全性、经济性等因素。其中,安全是首要考量,这也与我国核安全体系历来的政策主张和实践相一致。
为了实现延续运行,秦山核电厂开展了多方面的技术研究:包括核电厂老化与许可证延续法规、规范和标准体系研究;核电厂老化管理和许可证延续评价技术研究;核电厂重大设备更换技术研究;核电厂状态监测与在役检查技术研究;核电厂寿期经济性分析技术研究;核电厂高辐射水环境下特种维修技术研究;核电厂功率提升方法研究等。
需要强调的是,延续运行的申请并不是核电站在运行许可证到期前的突击工作和简单“走过场”。要实现延续运行,必须对核电机组进行科学严谨的定期安全审查和定量化的老化管理,对核电厂开展全面的分析论证、持续改进提升安全性能,并经过大量复杂的分析评价及相应的安全审评,这背后以足够完备的技术和数据储备作为支撑,是个漫长的过程。
秦山核电厂之所以能获准延续运行,关键原因是该电站虽起步最早,但绝非“老态龙钟”,多年来不断更新改造,各项性能指标保持在世界前列,本次又通过了全面且严格的“体检”审查。另一方面,也离不开监管部门、核电营运方和研究设计院在国内尚无先例可循的情况下持续开展紧密合作、协同推进。
在围绕运行许可证延续的安全评估中,必须对关键设备和部件进行寿命评估,以保证这些设备的许可证延续期内满足安全要求和运行功能要求。分析表明,制约或极大程度地影响核电厂寿命的关键设备和部件是反应堆压力容器、堆内构件、稳压器、蒸汽发生器、反应堆冷却剂泵泵壳、主管道等静止部件,以及安全壳等主要构筑物。特别是反应堆压力容器、安全壳,因为他们是属于不可更换设备或构筑物。必须对核电厂中的部件进行机组延续运行期间的安全评估,包括老化部件寿命评估和更为精确的时限老化分析。
秦山核电厂还邀请国际原子能机构(IAEA)对整个运行许可证延续项目进行全过程的长期运行安全审评(SALTO),对标国际通行的做法,查找发现可能存在的问题,并认真组织整改落实,得到了国际同行的认可。
2016年底,秦山核电正式向国家核安全局提交秦山核电厂的运行许可证延续申请报告。接下来,进入了监管部门审查及现场工程改造环节。按照流程,只有经国家核安全监管机构审查合格后,核电厂才能获得准予延续运行的法律文件,若审查中发现某些设备或部件不符合安全要求则必须改进乃至更换,直至满足安全要求。
从第一次定期安全审查后启动全厂老化管理开始计算,秦山核电厂运行许可证有效期延续的筹备工作铺垫开展了近20年之久。该项目在国内属于首次实施,中国核能行业一方面借鉴了国际上大量成功实施的经验,另一方面也通过大量的前期准备工作、国内外广泛的技术交流掌握了开展运行许可证有效期延续所必需的关键技术和能力,为后续国内其他核电站及国际同类电厂开展此项工作打下了坚实的技术基础。
目前,国家核安全局根据核安全法已经基本明确了后续开展核电厂运行许可证延续工作的技术路线,相信后续会进一步建立完善相关法规导则和标准体系,形成符合我国国情的有特色的监管和实践体系。
十分特殊的“118大修”
秦山核电厂的第十八次换料大修( 下称118大修 ),在中国核电行业创造了一段前所未有的大修史。
核电站大修分为十年大修、五年大修、年度大修、短大修等。《中国核工业报》曾对此报道,118大修无异于一场“大型手术”。除了按照规划开展十年大修相关维修、试验及变更改造工作外,此次大修还结合机组运行许可证延续,实施了主控盘台改造、常规岛设备更新改造、稳压器安全端焊缝600合金堆焊等重特大变更改造。整个大修共计完成检修项目15500余项,而一般的十年大修只有8000余项。大修完成后,秦山核电厂还将发电功率从32万千瓦提升到35万千瓦。工程改造后的机组更加安全、更加高效、标准更高,秦山核电厂 “重新焕发青春”。
要实现能源转型与气候目标,核电不能缺席
世界核协会(WNA)官网统计资料显示,核电厂运行许可证有效期限延续是普遍的国际实践。“核反应堆的性能并没有呈现与年龄相关的变化趋势。”世界核协会在近期发布的《世界核能性能报告》中表示,“在过去五年里,核反应堆的平均容量因子并未随年龄增长出现明显的整体变化。”
除经济效益之外,国际原子能机构认为,延长在役核电站的运行年限将显著提高低碳电力的可用性和稳定性,对于全球实现气候目标、在2050年前完成向清洁能源过渡来说至关重要。
通过秦山核电的实践为整个核电行业积累运行许可证延续经验,具有重要意义。秦山核电在国内首开核电站延长服役的先河,对于后续机组具有示范价值,“核电站许可证延续不仅有助于清洁能源转型,而且还是多个市场上最具成本效益的低碳电力来源。