核電站步入“老齡化”時代

復(fù)雜的檢查正幫助日漸老化的核電站在引起麻煩前發(fā)現(xiàn)其中存在的缺陷。今年3月，超聲波檢測辨別出了位于美國紐約北部的印第安角核電站反應(yīng)堆芯中一些不銹鋼螺栓上的磨損跡象。目前，來自加州帕洛阿爾托市電力研究所（EPRI）的研究人員正在分析十幾個5厘米長的螺栓，以確定它們?yōu)楹螞]能通過檢查。

此項分析恰逢美國核管理委員會（NRC）考慮是否將印第安角核電站兩座有著40年歷史的反應(yīng)堆的壽命再延長20多年。包括來自紐約州的這座核電站的反對者以出現(xiàn)缺陷的螺栓、去年發(fā)生的變壓器火災(zāi)以及環(huán)境和安全顧慮作為該設(shè)施應(yīng)當(dāng)被關(guān)閉的證據(jù)。

該核電站損壞的螺栓只是全球日漸老化的核反應(yīng)堆面臨維護問題的一個例證。國際原子能機構(gòu)和NRC正在為這些設(shè)施制定管理指南，但對于美國來說，這個問題可能最為嚴(yán)重。該國的99座反應(yīng)堆是年代最久遠和規(guī)模最大的。

NRC已將仍在運行中的81座反應(yīng)堆的許可證再續(xù)期20年。去年12月，它還為考慮將許可證再續(xù)期20年的設(shè)施提供了安全指引。不過，關(guān)于時間對這些將運行80年的設(shè)施造成影響的顧慮仍然存在。

NRC前任主席Allison Macfarlane表示，面對廉價的天然氣，該行業(yè)一直在艱難地維持著經(jīng)濟上的競爭力，同時很多核電企業(yè)在維護和升級方面進行著最小的投資。Macfarlane寧愿看到向更新、更安全的反應(yīng)堆過渡，而不是試圖將老舊的反應(yīng)堆推向極限。

EPRI材料負(fù)責(zé)人Kurt Edsinger及其團隊將對一些印第安角螺栓開展一系列綜合性測試，以便檢查斷裂處并評估材料強度。他們還將分析已進行了約40年的中子轟擊對螺栓中鋼的晶體結(jié)構(gòu)造成的影響。

此項研究是EPRI和美國能源部開展的一項更大規(guī)模努力的一部分，目的是在核電站提出許可證續(xù)期時將同日趨老化的材料及部件相關(guān)的風(fēng)險告知全球核能發(fā)電行業(yè)和監(jiān)管者。

“迄今為止并未認(rèn)定阻攔許可證續(xù)期的通用障礙。”美國能源部輕水反應(yīng)堆可持續(xù)性計劃技術(shù)負(fù)責(zé)人Kathryn McCarthy表示。

隨著全世界極少有新反應(yīng)堆上線，現(xiàn)有設(shè)施的壽命會對全球氣候產(chǎn)生巨大影響。目前，核電廠為美國提供約20%的電力以及超過一半的低碳電力。在全球?qū)用?，只有水電提供了更多的低碳電力，約占產(chǎn)生的全部電量的16%，而核電占到近11%。

“如果你能維護核電站并且替換零部件，便沒有任何理由說它們無法運行很長時間。從氣候角度來說，核電站能長時間運行是非常好的消息。”加州伯克利“環(huán)保進展”倡導(dǎo)組織主席Michael Shellenberger表示。

其他人則沒有這么樂觀。Macfarlane表示，諸如地下電纜等檢查員無法看見的零部件的耐久性以及材料如何老化都是要考慮的重要問題。

尤其引發(fā)關(guān)注的是反應(yīng)堆核心處的混凝土外殼結(jié)構(gòu)和鋼制壓力容器，以及蜿蜒穿過核電站的數(shù)公里長電線。目前，研究人員正從原子水平上分析密集的加熱和中子轟炸對核電廠關(guān)鍵材料造成的長期影響。

在某些情況下，科學(xué)家會開展加速老化的試驗。在這個過程中，材料被持續(xù)輻射，以便模擬反應(yīng)堆內(nèi)部80年的活動。隨后，這一信息被輸入預(yù)測老化的模型中。

NRC的許可證續(xù)期流程關(guān)注的是可能并非常規(guī)維護項目的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。該部門資深技術(shù)顧問Allen Hiser介紹說，他們的目標(biāo)是創(chuàng)建一個在缺陷變成問題前便能將其探測到的檢查系統(tǒng)。

NRC官員表示，這正是印第安角發(fā)生的事情。同時，類似螺栓缺陷在1988年被發(fā)現(xiàn)于法國的一座核反應(yīng)堆。隨后，該機構(gòu)設(shè)立了檢查要求，以便在將來探測此類問題。

不過，總部位于馬薩諸塞州劍橋市的倡導(dǎo)組織——憂思科學(xué)家聯(lián)盟核安全項目負(fù)責(zé)人Dave Lochbaum表示，這并非故事的全部。辨別出印第安角損壞螺栓的超聲波檢查（此項技術(shù)目前是強制性的）只是在紐約州于10年前向目測檢查發(fā)起挑戰(zhàn)后才出現(xiàn)的。

Macfarlane仍持懷疑態(tài)度。如果針對美國現(xiàn)有核電站的許可證被再次續(xù)期，那么這些設(shè)施將被用上80年之久，并且保持著近100年前的設(shè)計。“如果能有一些更新的反應(yīng)堆，我們的處境會好很多。”