美國電力研究院(EPRI)材料研究室主任Kurt Edsinger和他的團隊正在對Indian Point核電廠的螺栓進行一系列的測試,以檢查斷裂情況和評估材料強度。他們還將對螺栓鋼材的晶體結構受中子轟擊40多年后的影響進行分析。
為防止老化核電廠發生問題,利用先進的檢查方法發現老化電廠的缺陷非常必要。今年三月,在紐約市以北的Indian Point核電站利用超聲波技術對其反應堆堆芯檢查的過程中,就發現不銹鋼螺栓有磨損和開裂的跡象。美國電力研究院(EPRI)的研究人員正在對十來個5厘米長的螺栓進行研究分析,以確定其發生缺陷的原因,該螺栓對確保包容一回路放射性水流通至關重要。
這項工作是在美國核管會(NRC)考慮是否對Indian Point兩臺40年壽期的反應堆再延長20年的壽命的研究項目所要求的。包括紐約州政府在內的反對方認為,由于螺栓檢查出缺陷、去年的變壓器著火事件、環境以及安全等種種問題,該反應堆設施應當關閉。
螺栓損壞僅僅是世界范圍內面臨老化的核反應堆維護問題的一個例子。國際原子能機構(IAEA)和NRC正在制定這些設施的管理導則。這個問題對于美國尤其嚴峻——其目前擁有反應堆99座,這些反應堆的老化問題最為嚴重。
NRC已經更新了美國81座在運反應堆的許可證,將其延壽20年運行;工業界還在考慮再多延壽20年。這意味著相關設施需要運行長達80年之久,關鍵問題仍然是設施性能隨時間增長的變化情況。
NRC前主席Allison Macfarlane 面對廉價的天然氣帶來的經濟競爭壓力,多數核電企業在電站運行維護上吝惜投資。Allison Macfarlane表示更愿意看到另一種轉變——更加安全的反應堆設計取代舊反應堆。
延壽:
美國電力研究院(EPRI)材料研究室主任Kurt Edsinger和他的團隊正在對Indian Point核電廠的螺栓進行一系列的測試,以檢查斷裂和評估材料強度。他們還將分析螺栓鋼材的晶體結構受中子轟擊40多年后的影響。
這項研究是美國能源部(DOE)和EPRI針對核電站面臨的更新運行許可問題,讓世界范圍內工業界和監管機構更好地認識電站材料和部件老化風險所做的諸多努力的一部分。
“目前為止,并沒有明顯的瓶頸影響第二次許可更新”,能源部輕水堆可持續發展計劃技術主管Kathryn McCarthy說道。
當前,世界僅有少量的新反應堆并網,現有設施延壽將對全球氣候變化發生重要影響。核電站目前提供了美國20%的電力,超過其低碳電力來源的一半。放眼全球,僅有水能可提供更多的低碳電力,占世界總電力的16%,而核能的份額為11%。
“如果對電站進行維護和替換相應部件,沒有理由否認核電站不能長期運行。這對于氣候變化而言是個大好消息。”加州伯克利分校環境發展組織主席Michael Shellenberger如是說道。
“而另一些人則不太樂觀。一個重要的問題在于一些部件并不能通過檢查認定其耐久性,例如地下電纜、以及材料是如何老化的”,Macfarlane說道。
尤其是涉及到混凝土安全殼結構、反應堆堆芯鋼制壓力容器以及電站數千米長的蛇形電纜。研究人員正在從原子層面分析電站關鍵材料在長期高熱流密度和中子轟擊環境下的影響。
對于一些情況,科學家設計了加速老化試驗,利用高強度輻射模擬在反應堆內受80年輻照的影響。所獲得的這些結果將用于防止材料降質的模型。
早期警示:
“NRC的許可更新程序聚焦于關鍵的基礎設施,這些設施可能不是例行維修計劃的一部分。程序旨在建立一套檢查系統,在(設施)最終發生問題前檢測到其缺陷。”NRC負責處理許可更新的一名高級技術顧問Allen Hiser說道。
NRC 官員表示這正是Indian Point核電站現在在開展的工作,類似的螺栓缺陷在1988年的法國核電站也有發現,相關機構隨即規定了未來對這方面的檢查要求。
“然而這并非故事的全部”,位于馬薩諸塞州劍橋市的憂思科學家聯盟核安全項目負責人Dave Lochbaum說道,“確定Indian Point核電站螺栓缺陷所用超聲波檢查方法——是現在的核電站已強制采用的一項檢測技術——近十年前紐約州在進行核電站檢查時,目視檢查不能滿足要求時新引進的檢查技術”。
不過Macfarlane仍然持懷疑態度。如果美國電站再次延壽,設施將運行80年,將近100年的設計,“如果更換為新的反應堆將會好得多”。
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