核电厂寿命管理和经济性分析

秦山核电厂310MWe机组是中国大陆自主设计建造的第一座压水堆核电厂，设计寿命为30年， 1991年底首次并网发电以来，已运行近20年，有效并规范地开展电厂老化和寿命管理工作日显迫切。 老化是指电厂系统、构筑物和部件(SSCs)的物理特性，及其构成物质的结构或成分，随时间或使用逐步发生变化的过程。老化管理是通过设计、运行和维修行动将SSCs老化所致的性能劣化控制在可接受限值内。电厂寿期管理是老化管理和经济规划的结合，包括优化SSCs的运行、维修和服役寿期，将性能和安全裕度保持在可接受的水平，最大限度地回报电厂服役寿期内的投资。 为了规范电厂老化和寿命管理工作，需要对国外先进核电厂老化和寿命管理经验进行调研，明确老化和寿命管理的核安全监管模式，采用的法规、规范和标准，优化电厂运行方式和维修计划，保障电厂运行的最大经济性回报。 国际上寿命管理模式主要有两种： 一为运行执照有期限。当初定下的期限（一般为40年）是基于经济还贷等因素的考虑，而不完全基于技术上的考虑。如果要延寿，必须进行执照更新。美国有100多座核电机组在运行，初始颁发的运行执照的运行年限为40年。美国首批核电机组在上世纪60年代建成，到现在部分核电站已达到或接近运行年限。目前美国已有50座左右的核电机组完成了运行执照的更新，将运行寿命延长到60年，还有部分核电机组运行执照更新在申请中。在美国执照申请的论证和审批费用在2000万美元左右，远远小于新建核电厂所需的费用。因此，几乎所有美国的核电厂将进行运行执照的更新。美国核电站必须在核准运行寿期结束5年前向美国核管会(NRC)提交延寿申请，申请文件中包含电厂总体评价、时限老化分析、环境信息、最终安全分析报告补充等内容。 二为运行执照无期限。只要通过定期安全审查（PSR），确定电厂运行是安全的，那么电厂就可以十年一个循环一直运行下去。欧洲和亚洲国家核电厂的寿命管理采用国际原子能机构(IAEA)的PSR核安全监管模式，如法国、韩国、日本等。 IAEA核电厂寿命管理理念是通过PSR每十年对电厂进行安全审查来确保电厂的运行安全。只要电厂14个安全因素满足PSR的审查要求，电厂可十年一个周期不断地循环运行。老化管理是PSR中的十四项安全因素之一。随着核电厂运行时间的增长，核监管当局对电厂老化安全的关注也随之增加,在电站运行的后期，老化管理审查是PSR审查的重点。因此，PSR不仅涉及电厂正常的安全运行，也涉及到电厂的延寿和寿命管理。 美国NRC执照更新所依据的法规体系健全、技术要求和标准完整，可操作性强。IAEA老化管理相关导则规划了电厂老化管理的框架和理念，PSR要求对十四个安全因素进行定期评估，但落实到操作层面缺乏技术标准和规范做支撑，操作性较差。加强型的PSR在进行老化管理和环境评估时直接采用了美国NRC执照更新的法规规范和标准，因此，这两种寿命管理模式虽在审评内容和频度上有差异，但在延寿时，对与寿命相关的安全因素的审评要求是一致的，基本按照NRC执照更新的要求。 秦山核电厂2003年按照国家核安全局的要求完成了首次PSR审查。在首次PSR审查中发现了许多PSR审查弱项，其中主要的老化管理相关的弱项是需建立规范的老化管理大纲，开展系统的老化管理。 为满足PSR老化管理弱项整改要求，秦山核电厂在第二个运行十年期间，按计划逐步开展了老化管理的项目，已完成的老化管理弱项整改工作和专项老化评估项目如下：完成秦山核电厂老化管理大纲的编制、完成重要SSCs老化管理的筛选、压力容器的老化状态评估和寿命预估、蒸汽发生器（SG）的老化状态评估和寿命预估、稳压器波动管的老化状态评估和寿命预估。 老化管理是延寿的安全基础和前提，需满足监管当局的监管要求；运行经济性是延寿的动力。在满足安全的前提下，还需满足电厂的经济目标，是否延寿由电厂决策层根据经济性分析结果决策。秦山核电厂为小负荷电厂，经济性欠佳。随着以后人工成本和燃料成本进一步增加，利润呈进一步下降趋势，提高电厂运行经济性是电厂延寿的关键因素。尽可能提高电厂运行的经济性是电厂寿命管理的重要内容， 提升功率是提高电厂运行经济性的主要手段。秦山核电厂根据电厂实际将考虑分两步的功率提升方案：第一步，提升电功率到330Mwe。2010年3月初，通过试验，秦山核电厂将电功率从310MWe缓慢分阶段提升到330MWe，在提升过程中，对SG蒸汽品质、汽机热力性能、汽机调门能力进行了试验确认，试验结果均满足技术要求。秦山核电厂接下来向电网申请将电厂额定电功率从310MWe提升到330MWe，获得批准后按330MWe额定功率运行。按年负荷因子0.9来测算，每年可增加发电收入5000万左右，为电厂延寿增加了动力。第二步，电功率从330MWe提升到360Mwe。尽管额定电功率从330MWe提升到360 Mwe后，年增加发电收入约0.75亿人民币，但汽机系统地重新设计和全面更换等将增加电厂成本投入；电厂停堆检修时间大幅度增长同时也大幅度减少电厂发电量。电厂计划对该方案的可行性进行研究，对该方案的运行经济性进行初步分析，确定该方案的可行性。 根据国际上核电厂寿命管理模式经验，主要有美国NRC的模式和IAEA的PSR模式。采取何种寿命管理模式首先需国家核安全局明确，电厂根据经济性分析等，制定电厂寿命管理策略，确定电厂是否延寿及延寿的运行方案。 秦山核电厂老化和寿命管理初步规划采用IAEA 的监管模式，具体的技术要求参考美国NRC的技术规范要求进行。如果PSR是电厂寿命管理的监管模式，如何确定每次PSR所参照的标准审查大纲,是开展PSR所困惑的问题，怎样避免工作重复，保障重点突出是监管当局和电厂都需关注和解决的问题。:victory: