美國(guó)核電廠執(zhí)照更新的老化管理技術(shù)體系

李清泉

摘要 本文從美國(guó)NRC以執(zhí)照更新為核心的思路出發(fā)，論述了美國(guó)核電廠執(zhí)照更新的背景、現(xiàn)狀，根據(jù)美國(guó)核電廠執(zhí)照更新技術(shù)體系的基本要求，歸納了執(zhí)照更新相關(guān)的核安全監(jiān)管法規(guī)體系，并從技術(shù)準(zhǔn)備、執(zhí)照更新申請(qǐng)報(bào)告編制等階段對(duì)執(zhí)照更新的流程進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞 核電廠 執(zhí)照更新 老化管理

國(guó)際核電行業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，實(shí)施核電廠延壽從技術(shù)上完全可行，而且能提高核電機(jī)組全壽期經(jīng)濟(jì)效益。目前，美國(guó)是世界上核電機(jī)組最多的國(guó)家，同時(shí)也是核電機(jī)組延壽經(jīng)驗(yàn)最豐富的國(guó)家，已有73臺(tái)機(jī)組成功完成延壽，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)壽期運(yùn)行。美國(guó)核電機(jī)組延壽依據(jù)的是執(zhí)政更新法規(guī)。執(zhí)照更新的技術(shù)體系法規(guī)規(guī)范健全，從法律法規(guī)到工業(yè)實(shí)施導(dǎo)則，層次清晰，可操作性強(qiáng)，其實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)和管理方法對(duì)其它核電廠的老化管理有非?，F(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)和借鑒作用。

一、執(zhí)照更新的背景

在1954年的原子能法會(huì)議上，美國(guó)商業(yè)核電廠的許可證運(yùn)行期限最初定為40年。將設(shè)計(jì)壽命定為40年，是基于經(jīng)濟(jì)性和反壟斷的考慮，而非基于核設(shè)施技術(shù)上的限制。

在1982年的研討會(huì)上，美國(guó)NRC提出了一個(gè)關(guān)于核電廠老化研究的綜合項(xiàng)目NPAR。該項(xiàng)目表明：核電廠許多老化現(xiàn)象都能方便的進(jìn)行管理，在技術(shù)上不會(huì)對(duì)其延壽的可行性構(gòu)成問題。隨后NRC在1991年頒布了核電廠延壽安全方面的法規(guī)要求，即執(zhí)照更新法規(guī)10 CFR 54，對(duì)核電廠執(zhí)照更新的程序、準(zhǔn)則和標(biāo)準(zhǔn)做出了明確要求，該法規(guī)初始版本的范圍包括了與電廠系統(tǒng)安全相關(guān)的能動(dòng)和非能動(dòng)部件。此后，NRC開始把這些示范性法規(guī)應(yīng)用到一些試驗(yàn)性工程，并根據(jù)獲得的經(jīng)驗(yàn)制定了針對(duì)該法規(guī)的具體操作導(dǎo)則。該規(guī)范定義了執(zhí)照更新中的老化相關(guān)失效準(zhǔn)則來全面評(píng)價(jià)延壽。

執(zhí)照更新的期限是20年，但其執(zhí)照更新的次數(shù)不受限制，但核電廠在提交執(zhí)照更新申請(qǐng)之前，至少要有20年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

美國(guó)頒發(fā)的第一個(gè)核電廠運(yùn)行許可證在2009年到期，到2010年，有大約10%的核電廠運(yùn)行許可證到期，到2015年，有高達(dá)40%的核電廠的許可證到期。在沒有新建核電廠來填補(bǔ)即將退役核電廠造成的電力供應(yīng)短缺的情況下，美國(guó)核電供應(yīng)量會(huì)持續(xù)大幅度的下降。因此，對(duì)美國(guó)在役核電廠進(jìn)行執(zhí)照更新，增加其運(yùn)行年限，是唯一可行的方法。

二、執(zhí)照更新的現(xiàn)狀

截至目前，美國(guó)總共有104座商業(yè)核電廠，其中有69座PWR型，有35NBWR型，美國(guó)的104座商業(yè)核電廠分布在美國(guó)的31個(gè)州，被30個(gè)不同的電力公司經(jīng)營(yíng)。

美國(guó)核電廠執(zhí)照更新過程中的費(fèi)用，包括準(zhǔn)備執(zhí)照更新申請(qǐng)報(bào)告所需的開銷和NRC審查費(fèi)用。根據(jù)已完成執(zhí)照更新申請(qǐng)的經(jīng)驗(yàn)，總體花費(fèi)在1000萬(wàn)-1500萬(wàn)美元之間，其中NRC審查費(fèi)用在400萬(wàn)-600萬(wàn)美元之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于新建核電廠所需的費(fèi)用。

三、執(zhí)照更新的體系

（一）執(zhí)照更新的基本原則

從核電廠延壽的安全考慮，美國(guó)NRC和核工業(yè)界將核電廠中的部件分為能動(dòng)部件和非能動(dòng)部件，然后分別根據(jù)核電廠維修法規(guī)10 CFR 50.65和執(zhí)照更新法規(guī)10 CFR 54對(duì)其實(shí)施老化管理。

能動(dòng)部件是指在運(yùn)行中處于動(dòng)態(tài)而發(fā)揮相關(guān)功能的部件，如泵的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等。非能動(dòng)部件是指在運(yùn)行中處于靜態(tài)而發(fā)揮相關(guān)功能性的部件，如閥門、泵殼和管道等。非能動(dòng)部件的性能隨時(shí)間的老化情況只能通過一些周期性的檢查來評(píng)估。美國(guó)NRC為了充分保證核電廠在延壽期間內(nèi)的運(yùn)行安全，制定了兩個(gè)嚴(yán)格的法規(guī)：即核電廠維修法規(guī)和執(zhí)照更新法規(guī)。

核電廠執(zhí)照更新法規(guī)的重點(diǎn)是管理核電廠中長(zhǎng)壽期、非能動(dòng)部件的老化問題。長(zhǎng)壽期、非能動(dòng)部件一般在核電廠整個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)都很少更換，而只能對(duì)其進(jìn)行有效的老化狀態(tài)檢測(cè)，并采用一些相應(yīng)的老化緩解措施。

（二）執(zhí)照更新核安全監(jiān)管的法規(guī)體系

與美國(guó)核電廠執(zhí)照更新關(guān)系密切的法規(guī)體系有兩類：核電廠執(zhí)照更新相關(guān)的美國(guó)聯(lián)邦法規(guī)、核電廠執(zhí)照更新申請(qǐng)的導(dǎo)則和經(jīng)驗(yàn)文檔。核電廠執(zhí)照更新申請(qǐng)的導(dǎo)則和經(jīng)驗(yàn)文檔由美國(guó)NRC頒布，為核電廠撰寫執(zhí)照更新申請(qǐng)報(bào)告提供指導(dǎo)，為美國(guó)NRC人員執(zhí)行核電廠執(zhí)照更新法規(guī)提供可行的操作方法，同時(shí)也為NRC人員提供評(píng)估核電廠執(zhí)照更新申請(qǐng)的技術(shù)等。

以此為依據(jù)，NRC制定了申請(qǐng)的導(dǎo)則（RG 1.188），對(duì)核電廠運(yùn)行執(zhí)照更新申請(qǐng)的標(biāo)準(zhǔn)格式和內(nèi)容作了規(guī)定。同時(shí)，美國(guó)核能研究所也出版了工業(yè)導(dǎo)則NEI 95-10.對(duì)業(yè)主如何按10 CFR 54的要求進(jìn)行執(zhí)照更新申請(qǐng)給出詮釋性的指導(dǎo)。另一方面，為了指導(dǎo)NRC人員審查業(yè)主提出的執(zhí)照更新申請(qǐng)，NRC還發(fā)布了標(biāo)準(zhǔn)審查大綱1800和1801，其中1800是綜合性導(dǎo)則，NUREG 1801即通用老化經(jīng)驗(yàn)報(bào)告或GALL報(bào)告，要求NRC人員在審查過程中按表單形式GALL報(bào)告的要求，對(duì)核電廠已有的管理大綱和程序在電廠執(zhí)照更新后是否要補(bǔ)充、修改作出評(píng)價(jià)，確定其中哪些不需要修改便可在延壽期內(nèi)直接使用，哪些必須經(jīng)過加強(qiáng)后才能使用。該標(biāo)準(zhǔn)審查大綱對(duì)核電廠建立適當(dāng)?shù)睦匣芾泶缶V或體系具有重要的參考價(jià)值，值得我國(guó)運(yùn)行核電廠借鑒、參考。

（三）執(zhí)照更新的流程

在美國(guó)，核電廠取得更新的運(yùn)行執(zhí)照需要經(jīng)過三個(gè)階段：

第一個(gè)階段是技術(shù)準(zhǔn)備階段，這個(gè)階段是必須進(jìn)行的，是核電廠執(zhí)照更新申請(qǐng)中重要的基礎(chǔ)性階段，主要由核電廠運(yùn)營(yíng)商依據(jù)執(zhí)照更新的法規(guī)、導(dǎo)則要求.進(jìn)行一系列的識(shí)別、評(píng)估、審查和糾正活動(dòng)，用來得到在執(zhí)照更新申請(qǐng)書中要包括的資料。這些資料信息包括4個(gè)方面：

（1）整體電廠評(píng)估（IPA）；

（2）當(dāng)前執(zhí)照基準(zhǔn)（CLB）的變化；

（3）對(duì)時(shí)限老化分析（TLAAs）的評(píng)估；

（4）最終安全分析報(bào)告（FSAR）的補(bǔ)充。

以技術(shù)資料的形成、積累為主要標(biāo)志的技術(shù)準(zhǔn)備階段是關(guān)鍵。其中以整體電廠評(píng)估和對(duì)時(shí)限老化分析的評(píng)估為技術(shù)準(zhǔn)備中最主要的兩個(gè)方面。

第二個(gè)階段是由業(yè)主編寫并提交執(zhí)照更新申請(qǐng)報(bào)告。

第三個(gè)階段是NRC審查執(zhí)照更新申請(qǐng)書，并參照GALL報(bào)告，在整個(gè)執(zhí)照更新申請(qǐng)過程中確定核電廠需要修改的管理大綱、程序以及技術(shù)文件。

核電廠的運(yùn)營(yíng)者最早可以在距初始許可證到期還有20年的時(shí)候向美國(guó)NRC提交核電廠執(zhí)照更新申請(qǐng)。雖然法規(guī)上沒有限定最晚可以進(jìn)行執(zhí)照更新申請(qǐng)的日期，但實(shí)際中，如果核電廠運(yùn)營(yíng)者在初始許可證到期的5年前就向美國(guó)NRC提交了充分的執(zhí)照更新申請(qǐng)材料，即使在審查過程中核電廠的初始許可證已經(jīng)到期，該核電廠在獲得新的許可證之前仍可以正常運(yùn)營(yíng)；如果核電廠提交執(zhí)照更新申請(qǐng)的時(shí)間距初始許可證到期期限少于5年，在審查過程中一旦初始許可證到期，該核電廠就必須停止運(yùn)營(yíng)直到獲得新的許可證。

執(zhí)照更新申請(qǐng)的審查過程可以歸為四個(gè)步驟：

（1）安全評(píng)定一依據(jù)10 CFR 54，包括安全評(píng)估、檢查確認(rèn)、反應(yīng)堆安全咨詢委員會(huì)審查以及安全保衛(wèi)審查等；

（2）環(huán)境評(píng)定—依據(jù)10 CFR 51和國(guó)家環(huán)境政策法案；

（3）聽證程序；

（4）做出決議。

為確保延壽期內(nèi)核電廠中SSCs的固有功能，執(zhí)照更新審查中要確定需要附加什么措施。NRC認(rèn)為核電廠中的能動(dòng)部件以及那些可周期性更換的部件可以排除在執(zhí)照更新老化管理審查的范圍之外。

四、結(jié)語(yǔ)

通過介紹美國(guó)核電廠執(zhí)照更新的主要內(nèi)容，結(jié)論如下：

（1）NRC經(jīng)過十多年的努力，對(duì)于核電廠執(zhí)照更新的核安全監(jiān)管建立了完整的法規(guī)體系，可操作性強(qiáng)。

（2）美國(guó)核電工業(yè)界關(guān)于核電廠老化管理研究的努力和成果是值得借鑒的，目前國(guó)內(nèi)發(fā)布了《核電廠運(yùn)行許可證》有效期限延續(xù)的技術(shù)政策（試行），且已有電站開始按照該要求并借鑒美國(guó)做法開展了老化管理審查。對(duì)于其它處于運(yùn)行初期的機(jī)組，如果參考美國(guó)做法開展老化管理對(duì)象篩選，建立老化管理文件體系（具體的技術(shù)內(nèi)容仍應(yīng)遵守電站原有的技術(shù)規(guī)范），這能夠?yàn)橐院蟮臋C(jī)組延壽開展奠定良好基礎(chǔ)。endprint