2021年9月3日,经国家核安全局批准,秦山核电厂1号机组运行许可证有效期限获准延续20年,有效期至2041年7月30日。该机组运行许可证有效期限延续获批,填补了我国核电机组运行许可证有效期限延续安全评估及监督审查的空白,具有珍贵的示范价值。

众所周知,机动车驾驶人初次申请驾照的有效期是6年,在有效期满的前90天,向车辆管理所提供身份证明及体检合格证明,且驾驶证每个记分周期均未记满12分的,可以换发新证,继续开车。
同样地,核电厂运行需要运行许可证,在有效期满之前,可向国家核安全局提出运行许可证延续申请,经过非常严苛的“体检”合格之后,方可继续运行。
上世纪70年代,周恩来总理亲自主持做出发展核电的决策。1991年12月15日,中国大陆第一座核电站——秦山核电站并网发电,装机容量30万千瓦,使我国成为世界上第七个能够自主设计建造核电站的国家,被誉为“国之光荣”。30年后,面临着秦山核电厂1号机组运行许可证即将到期的情况,秦山核电毅然选择了运行许可证延续之路。一是30年来,1号机组一直保持良好的运行状态及优异的运行业绩,完全具备继续运行的条件;二是中国的核电厂运行许可证延续工作总要有人去做,而秦山核电在30年前作为中国核电的先锋,30年后依然选择冲锋在第一线。
国内首台,“探路者”
目前,国际上主流的核电厂延续运行监管策略除了美国的执照更新(LR),另一个就是国际原子能机构(IAEA)的长期运行(LTO)。前者在机组40年的运行执照到期前,通过递交申请以证明机组延续运行的安全性,从而使运行执照得以更新并延长20年;后者则以每10年一次的定期安全审查(PSR)为基础,评判是否批准机组在下一个10年继续运行。
“我们翻译了外国专业技术文献200多万字,又结合国内核电厂运行许可证的管理模式,制定了适合自身的运行许可证有效期限延续(OLE)技术体系,既包含了美国执照更新(LR)考虑的所有要素,又增加了IAEA关于PSR的要求,并按此开展工作,全面覆盖了国际主流核电厂延续运行的安全要素。”秦山核电OLE负责人孔德萍介绍说。
秦山核电厂1号机组作为国内首台延续运行机组,面临着国内无工程实践经验可供参考、行业标准缺乏、监管法规尚未建立的问题。针对这种情况,国家核安全局多次组织国内核电业界研讨会,集全行业的智慧和技术力量,开展了OLE相关法规体系和技术体系的调研工作,将世界主流核电国家的延续运行技术体系和监管体系进行了充分研究和详尽论证。
整个过程中,来自中核集团、中广核集团、国电投集团的核电从业者们目标一致,历经3年达成共识。国家核安全局于2015年正式发布《核电厂许可证有效期限延续》的技术政策,为核电厂延续运行提供了法规依据。
据世界核协会(WNA)官网统计资料显示,核电厂长期运行在国际上已经是相当普遍的实践。根据IAEA的相关数据,截至2020年底,全球在运核电机组442台,连续运行40年以上的机组共计104台。截至2021年7月,美国在运核电机组94台,其中获得执照更新批准的为86台,另有4台机组获批二次许可证更新(SLR),核电厂运行期限可达80年;法国在运核电机组56台,其中批准延续的为32台。
安全评估,严苛的“体检”
一辆汽车能够用多少年,不是非得等哪一天彻底坏掉了才能知道。设备的状态可以通过试验去验证,根据标准去认定。核电厂的安全评估就是这样一个验证和认定的过程。
OLE安全评估包括范围和对象筛选、老化机理、实际老化状态检查与评估、时限老化分析等活动,涵盖了电厂所有安全相关系统与设备,涉及8000多个机械部件、10000多个电仪部件、20多个厂房内的构筑物。秦山人在项目准备阶段与国内外同行开展了大量的技术交流和研讨,在国际上成熟的老化管理方法与技术的基础上,确定了秦山核电厂1号机组的OLE技术路线。
而作为示范工程开展的OLE,不仅要完成秦山核电厂1号机组的运行许可证延续,更要依托该示范工程建立OLE相关的全套工作流程、老化管理大纲、行业标准及专项技术,作为指导后续电厂开展该项工作的依据。项目目标要求不仅要知其然,更要知其所以然。因此,在执行过程中,项目团队边实践边提炼,形成标准的方法与文件,研究制定了OLE评估方法,建立了对应的行业标准,填补了能源行业在延续运行方面的标准空白,为后续核电厂延续运行提供了有效的指导和参考。
设备的评估是一个长期的过程。以压力容器的材料为例,从制造厂开始制造的时候,各个工艺环节都有一些样品同步做出来。压力容器到位后,样品放在压力容器内部,离堆芯更近,受堆内环境影响更大,然后定期取出来进行检测分析,监测压力容器材料的状态。
再如部分核级电缆,需要在建设阶段就将电缆样品布置在核岛典型区域,定期取样,通过分析样品的老化状态来评估堆内环境对该电缆的影响及实际状态,以确保设备及部件的安全裕量依然满足设计基准。
在OLE阶段,为了获得设备更加准确的信息,往往会采取较平时更加严苛的检查方式。如堆内构件围板螺栓,由原来的目视检查改为自主开发的超声检查;自主开发埋地管老化管理技术和超声导波技术,在无需开挖的情况下探测埋在地下的地管是否有裂痕等等。进行如此严苛的“体检”,确定每一个涉及核电厂安全的设备状态,之后,对可能存在风险或者可以改进的设备进行工程改造,让秦山核电厂1号机组“重焕青春”。
“新陈代谢”,从未停止

2018年4月8日,秦山核电厂1号机组的主控室里出现从未有过的“神奇”一幕:两圈盘台全部被拆除,这个曾经为庆祝中国大陆第一座核电站并网发电而沸腾的大房间,如今空空如也。“消失了,拆空了,整个屋子是‘一马平川’。”1号机组第18次换料大修(简称118大修)的大修经理吴佑聪回忆道。
不久后,另一幕“神奇”的景观在这里发生:新的主控盘台全部安装完成。秦山核电厂主控室更新,整体设计上采用数字为主、模拟相结合的设计理念,看外观和之前基本没有不同,特别熟悉的老员工可能发现报警牌的颜色有细微差别,但内在其实完全变了,达到了新的标准的要求。
上述历程,是118大修的一项重要工程改造——主控盘台改造的主要内容。这一改造相当于核电站的一次“换脑手术”。牵一发而动全身,换掉的当然不只是两圈盘台,与之成体系的仪表控制柜、报警机柜等140多个柜子也全部换掉,是核电行业的首次实践。
稳压器接管安全端异种钢焊缝堆焊采用的是Inconel-600材料,长期运行存在应力腐蚀开裂的风险。经过“体检”验证,该处设备状态良好,未发现记录缺陷。为彻底消除隐患,秦山核电采取保守决策,与中国核动力研究设计院合作,自主开发overlay堆焊技术。研发工作从2014年7月开始,至2016年5月获得国家核安全局的批准。在118大修期间,对喷雾管嘴、安全管嘴和泄压管嘴等4个部位进行了堆焊维修,一次合格率100%,为机组长期安全稳定运行提供有力保证。本项目研发的堆焊技术、堆焊装备等还可应用于同类设备维修,对于处理各种管道缺陷有很好的应用前景,同时也实现了我国核电站核级管道自动堆焊维修技术的自主化和国产化。
因为与OLE相结合,118大修持续了171.5天,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11项OLE的重特大变更改造,完成了OLE要求的最重要的工程改造部分,共计完成检修项目15500余项,而一般的十年大修只有8000余项。
事实上,秦山核电厂1号机组的“新陈代谢”一直在进行。每年投入技改资金数千万元,平均每年完成技改项目130多项。通过这些改造,电站系统和设备的可靠性升级;经过反复论证和持续不断的工程改造,机组额定功率从30万千瓦提升到了35万千瓦,经济效益得到大幅提高,秦山核电厂1号机组从一个原型堆变成了安全稳定运行的商用堆。
作为国内首个OLE的机组,秦山核电也通过实践探索出了一条适用于我国核电厂延续运行的技术路线,在此过程中,授权国家发明专利7项,构建出了一套完整的OLE安全评估技术体系、评估方法和工作标准,同时促进了我国核安全监管当局对OLE监管经验的积累和监管法规体系的完善,弥补了我国核电机组OLE安全评估及监督审查的空白。

而历时10年、经过48项安全评估和19项工程改造的秦山核电厂1号机组,变得更加安全、更加先进、更加高效、标准更高,可以说,它现在的状态比30年前初建时更好更可靠,这个正值“青年”的“小伙子”完全能够再安全发电20年,为国家“碳达峰、碳中和”目标贡献更多的“青春”力量。

