美國核電廠執(zhí)照更新的老化管理技術體系

李清泉

摘要 本文從美國NRC以執(zhí)照更新為核心的思路出發(fā)，論述了美國核電廠執(zhí)照更新的背景、現(xiàn)狀，根據(jù)美國核電廠執(zhí)照更新技術體系的基本要求，歸納了執(zhí)照更新相關的核安全監(jiān)管法規(guī)體系，并從技術準備、執(zhí)照更新申請報告編制等階段對執(zhí)照更新的流程進行了闡述。

關鍵詞 核電廠 執(zhí)照更新 老化管理

國際核電行業(yè)實踐經(jīng)驗表明，實施核電廠延壽從技術上完全可行，而且能提高核電機組全壽期經(jīng)濟效益。目前，美國是世界上核電機組最多的國家，同時也是核電機組延壽經(jīng)驗最豐富的國家，已有73臺機組成功完成延壽，實現(xiàn)了長壽期運行。美國核電機組延壽依據(jù)的是執(zhí)政更新法規(guī)。執(zhí)照更新的技術體系法規(guī)規(guī)范健全，從法律法規(guī)到工業(yè)實施導則，層次清晰，可操作性強，其實際操作經(jīng)驗和管理方法對其它核電廠的老化管理有非常現(xiàn)實的指導和借鑒作用。

一、執(zhí)照更新的背景

在1954年的原子能法會議上，美國商業(yè)核電廠的許可證運行期限最初定為40年。將設計壽命定為40年，是基于經(jīng)濟性和反壟斷的考慮，而非基于核設施技術上的限制。

在1982年的研討會上，美國NRC提出了一個關于核電廠老化研究的綜合項目NPAR。該項目表明：核電廠許多老化現(xiàn)象都能方便的進行管理，在技術上不會對其延壽的可行性構成問題。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，對核電廠執(zhí)照更新的程序、準則和標準做出了明確要求，該法規(guī)初始版本的范圍包括了與電廠系統(tǒng)安全相關的能動和非能動部件。此后，NRC開始把這些示范性法規(guī)應用到一些試驗性工程，并根據(jù)獲得的經(jīng)驗制定了針對該法規(guī)的具體操作導則。該規(guī)范定義了執(zhí)照更新中的老化相關失效準則來全面評價延壽。

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)照更新申請之前，至少要有20年的運行經(jīng)驗。

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

二、執(zhí)照更新的現(xiàn)狀

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

美國核電廠執(zhí)照更新過程中的費用，包括準備執(zhí)照更新申請報告所需的開銷和NRC審查費用。根據(jù)已完成執(zhí)照更新申請的經(jīng)驗，總體花費在1000萬-1500萬美元之間，其中NRC審查費用在400萬-600萬美元之間，遠遠小于新建核電廠所需的費用。

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NRC和核工業(yè)界將核電廠中的部件分為能動部件和非能動部件，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對其實施老化管理。

能動部件是指在運行中處于動態(tài)而發(fā)揮相關功能的部件，如泵的轉動機構、汽輪機轉子等。非能動部件是指在運行中處于靜態(tài)而發(fā)揮相關功能性的部件，如閥門、泵殼和管道等。非能動部件的性能隨時間的老化情況只能通過一些周期性的檢查來評估。美國NRC為了充分保證核電廠在延壽期間內的運行安全，制定了兩個嚴格的法規(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)的重點是管理核電廠中長壽期、非能動部件的老化問題。長壽期、非能動部件一般在核電廠整個運行周期內都很少更換，而只能對其進行有效的老化狀態(tài)檢測，并采用一些相應的老化緩解措施。

（二）執(zhí)照更新核安全監(jiān)管的法規(guī)體系

與美國核電廠執(zhí)照更新關系密切的法規(guī)體系有兩類：核電廠執(zhí)照更新相關的美國聯(lián)邦法規(guī)、核電廠執(zhí)照更新申請的導則和經(jīng)驗文檔。核電廠執(zhí)照更新申請的導則和經(jīng)驗文檔由美國NRC頒布，為核電廠撰寫執(zhí)照更新申請報告提供指導，為美國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，同時也為NRC人員提供評估核電廠執(zhí)照更新申請的技術等。

以此為依據(jù)，NRC制定了申請的導則（RG 1.188），對核電廠運行執(zhí)照更新申請的標準格式和內容作了規(guī)定。同時，美國核能研究所也出版了工業(yè)導則NEI 95-10.對業(yè)主如何按10 CFR 54的要求進行執(zhí)照更新申請給出詮釋性的指導。另一方面，為了指導NRC人員審查業(yè)主提出的執(zhí)照更新申請，NRC還發(fā)布了標準審查大綱1800和1801，其中1800是綜合性導則，NUREG 1801即通用老化經(jīng)驗報告或GALL報告，要求NRC人員在審查過程中按表單形式GALL報告的要求，對核電廠已有的管理大綱和程序在電廠執(zhí)照更新后是否要補充、修改作出評價，確定其中哪些不需要修改便可在延壽期內直接使用，哪些必須經(jīng)過加強后才能使用。該標準審查大綱對核電廠建立適當?shù)睦匣芾泶缶V或體系具有重要的參考價值，值得我國運行核電廠借鑒、參考。

（三）執(zhí)照更新的流程

在美國，核電廠取得更新的運行執(zhí)照需要經(jīng)過三個階段：

第一個階段是技術準備階段，這個階段是必須進行的，是核電廠執(zhí)照更新申請中重要的基礎性階段，主要由核電廠運營商依據(jù)執(zhí)照更新的法規(guī)、導則要求.進行一系列的識別、評估、審查和糾正活動，用來得到在執(zhí)照更新申請書中要包括的資料。這些資料信息包括4個方面：

（1）整體電廠評估（IPA）；

（2）當前執(zhí)照基準（CLB）的變化；

（3）對時限老化分析（TLAAs）的評估；

（4）最終安全分析報告（FSAR）的補充。

以技術資料的形成、積累為主要標志的技術準備階段是關鍵。其中以整體電廠評估和對時限老化分析的評估為技術準備中最主要的兩個方面。

第二個階段是由業(yè)主編寫并提交執(zhí)照更新申請報告。

第三個階段是NRC審查執(zhí)照更新申請書，并參照GALL報告，在整個執(zhí)照更新申請過程中確定核電廠需要修改的管理大綱、程序以及技術文件。

核電廠的運營者最早可以在距初始許可證到期還有20年的時候向美國NRC提交核電廠執(zhí)照更新申請。雖然法規(guī)上沒有限定最晚可以進行執(zhí)照更新申請的日期，但實際中，如果核電廠運營者在初始許可證到期的5年前就向美國NRC提交了充分的執(zhí)照更新申請材料，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營；如果核電廠提交執(zhí)照更新申請的時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營直到獲得新的許可證。

執(zhí)照更新申請的審查過程可以歸為四個步驟：

（1）安全評定一依據(jù)10 CFR 54，包括安全評估、檢查確認、反應堆安全咨詢委員會審查以及安全保衛(wèi)審查等；

（2）環(huán)境評定—依據(jù)10 CFR 51和國家環(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認為核電廠中的能動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、結語

通過介紹美國核電廠執(zhí)照更新的主要內容，結論如下：

（1）NRC經(jīng)過十多年的努力，對于核電廠執(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。

（2）美國核電工業(yè)界關于核電廠老化管理研究的努力和成果是值得借鑒的，目前國內發(fā)布了《核電廠運行許可證》有效期限延續(xù)的技術政策（試行），且已有電站開始按照該要求并借鑒美國做法開展了老化管理審查。對于其它處于運行初期的機組，如果參考美國做法開展老化管理對象篩選，建立老化管理文件體系（具體的技術內容仍應遵守電站原有的技術規(guī)范），這能夠為以后的機組延壽開展奠定良好基礎。endprint