核电厂运行管理优化

截至2020年底，我国大陆地区在运核电机组有50台。世界核电运营者协会（WANO）公布的数据表明，近五年我国核电机组80%运行指标处于世界中值水平以上，70%指标处于世界先进值之上。2020年共有28台运行核电机组WANO综合指数获得满分，且整体安全指标逐年提升，我国核电安全水平国际领先。

截至2020年底，我国在运核电机组总体安全状况良好，未发生国际核与放射事件分级表（INES）2级及以上的运行事件或事故。在运核电厂满足我国现行核安全法规和国际原子能机构安全标准要求，具备完备的应对设计基准事故能力，以及一定的预防和缓解严重事故能力，在运核电机组安全有保障。

在我国建设的三代核电机组（AP1000、EPR、华龙一号和国和一号）从设计阶段就充分考虑了严重事故的预防和缓解，设计安全水平进一步提高，我国已成为世界上最先掌握第三代核电机组土建、安装、调试和运行技术的国家。

1.核电厂反应性控制

核电厂通过控制反应堆的反应性，进而实现反应堆功率控制。控制反应堆反应性的手段有三种：一是控制棒控制，二是化学补偿控制，三是可燃毒物控制。

控制棒由热中子吸收能力强的材料镉、硼、铪或银铟镉合金等制成，通过改变控制棒插入堆芯的深度来实现对反应堆反应性的调节，进而调节反应堆功率。在事故工况下，控制棒可快速插入反应堆堆芯，以实现紧急停堆，确保安全。

化学补偿控制是将可溶性的中子吸收剂（通常使用高富集硼酸）加入慢化剂水中，通过改变硼浓度来调节堆芯中子通量密度，实现调节反应堆功率的目的。

可燃毒物主要用来控制反应堆启动阶段的反应性。通常采用硼或钆的化合物，混入燃料组件中或制成与燃料结合在一起的一体化可燃毒物棒，随着反应堆运行，可燃毒物因吸收中子逐渐减少，被其吸纳的堆芯后备反应性将被逐渐释放出来。

2.堆内燃料管理

在核电厂运行过程中，当燃料元件达到规定燃耗时，需进行更换。压水堆核电机组燃料更换周期一般为12—18个月，每次更换1/4至1/3的燃料，两次换料之间的时间间隔称为运行周期（或换料周期），燃料组件平均经过3—4个运行周期后卸出。

反应堆堆芯的中子通量密度中间高，周边低，中子通量密度和反应堆功率空间分布有直接关系。为了展平堆内中子通量密度分布，压水堆核电机组首次装料时，常采用分区装入不同富集度燃料的方法，把富集度最高的燃料组件装入堆芯外区，把富集度较低的两种燃料组件交替装入中区和内区。换料时将内区的燃料组件卸出，将外区和中区的燃料组件补入中区和内区，再把新燃料组件装入外区，这样不断地由外向内倒换燃料，可以得到较为均匀的中子通量分布，以便更好地控制反应堆功率水平。

3.核电厂延寿

（1）什么是核电厂延寿(www.xing528.com)

核电厂延寿是指核电机组运行达到设计运行寿期，或运行执照达到许可期限后，经过综合评估和主管部门评审，准许延长运行期限，继续保持核电机组安全运行的过程。

核电机组的运行寿命主要取决于不可更换设备（主要指反应堆压力容器和安全壳）的寿命。核电机组在设计时，充分考虑了中子辐照、高温高压等各种因素对系统设备及其材料性能的影响。但在实际运行中，冷却剂系统所经历的工况要少于设计时的使用假设，通过对不可更换设备进行寿命评估和老化管理，维修和更换可换设备，核电机组的实际寿期可超过设计寿期。

核电延寿管理主要有两种方式，一种是运营执照更新的管理方式，通过运行许可证更新来实现核电机组延寿运行，美国采用的就是这种方式。另一种则是定期安全审查方式，只要通过每十年一次的安全审查，就可以每十年一个循环继续运营，法国就是采用该种方式。

（2）核电厂延寿评估

根据相关法规要求，在核电机组运行过程中，通过严格的运行管理，对核电厂系统设备采取在役检查、定期试验、预防性维修、老化管理等措施，确保核电厂所有设备达到并维持设计要求的可靠性，必要时，将更换一些可更换部件，如蒸汽发生器、主泵等重要设备。

在准备核电机组延寿时，核电厂需要开展大量的分析评估工作，特别是分析设备老化状态并更换必要的可更换设备，以证明核电厂延寿运行的安全性。此外，主管部门也将开展严格审查，确保核电机组延寿运行的安全性。对核电而言，只有满足安全要求，核电机组延寿才能得到许可。

（3）世界核电机组延寿情况

世界上主要核电国家的核电机组集中建设于二十世纪七八十年代，设计寿命为30年至40年，目前大部分核电机组的运行时间将接近或已经达到设计寿命。但伴随着核电科技进步和运行经验提升，核电厂延寿已成为一种常见做法。

美国几乎所有在运核电机组都已获准延寿至60年或提交了延寿至60年的申请，有的核电机组运行寿期已延长至80年，美国核安全监管部门（NRC）截至2020年底已批准了90台机组的延续运行。法国在核电延寿和性能升级管理中也有成熟经验，现有运行机组基本上都通过了延寿审评。俄罗斯从2000年起，将早期设计寿命30年的机组运行许可统一延期15年。

4.我国核电机组延寿情况

秦山一期核电机组是我国自行设计建造的第一台30万千瓦级核电机组，于1985年开工，1991年12月投入运行，设计寿命30年，目前运行已接近30年，是我国最早面临延寿考虑的核电机组。

因此，秦山一期核电机组早在2014年就已经启动了延寿相关的准备工作，是我国首台申请延寿的核电机组。经过我国核电机组运行许可证延续监管体系历时多年的严格审评后，已于近期获准延续运行至2041年7月30日。而秦山一期核电机组的成功延寿不但为我国核电机组延寿实现零突破，更将为后续其他核电机组延寿积累宝贵的工程实践和经验。