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英国又一核电站准备“提前退休”

日期:2021-03-10    来源:嘿嘿能源heypower

国际煤炭网

2021
03/10
10:44
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关键词: 核电站 低碳能源 核能资源

英国报道称,法国电力集团(EDF)建设运营的欣克利角B核电站将于2022年“提前”关闭。对于核能资深人士来说,这听起来很奇怪。他们知道,这座位于英国西海岸的先进气冷堆(AGR)核电站在1979年启动时,设计寿命为25年左右。但事实上,它已经运行了40年,如果业主EDF在2022年年中将其退役,它可能还有一年多的寿命。但媒体曾指出,EDF曾希望将最终关闭时间推迟到2023年。

但对于长期反核人士来说,关闭来得一点也不快。他们同时还认为,英国其他的AGR也应该结束运营。问题的关键在于AGR设计中构成反应堆堆芯的互锁石墨块。反对者认为,多年的辐照已经对其造成了严重破坏,存在安全风险。这的确是影响AGR的老化问题之一,但实际情况更为复杂。

回顾过去,在英国的核电监管中,虽然核监管办公室(ONR)有权以安全为由随意关闭核电站,但核电站是否继续运行的决定权在核电站业主手中。牌照期限并不是固定的,这在很多国家都适用。虽然业内存在一个固定的经验寿命,但业主只需满足监管机构的安全运行要求,即可运行。安全性由ONR的定期审查来评估。实际操作中,每十年一次的深入审查尤为关键。业主可以通过升级核电站,满足监管机构对于核电站长期安全的要求。这就需要持续对电厂的运行进行评估,并考虑一切关键因素。

一方面,AGR使用寿命都足够长,足以偿还了建设成本,延长寿命可以获得更多利润。而且英国在冬季电费会有所提高,只要电厂在“4小时通知”的情况下出现发电量不足预警,就可以采用阶梯电价。但另一方面,电站老化可能会影响发电量。例如,在20世纪90年代,几座AGR的一次回路出现了焊缝开裂的问题,导致监管机构规定电厂只能以正常功率的70%运行。

运营也不能保证利润,特别是在英国这样的市场。即使是在收回成本的前提下,由于英国的电价也不稳定,核电运行也有需要支付很高的固定成本。天气好时,可再生能源满负荷发电,导致电价很低,有时甚至是负数。在不确定的收入与固定成本之间进行权衡,显然,欣克利B核电站已经走到了尽头。

石墨老化

欣克利角B的两台660MWe机组(及其孪生电厂Hunterston B)的堆心由大约3000块互锁的石墨砖组成,这些石墨砖在堆心中既起调节作用,又起支撑作用。它们通过特殊的构建,容纳了燃料元件和控制杆的垂直通道。

从一开始,我们就知道石墨砖会受到电厂运行的影响,改变堆心的质量、尺寸和材料特性。这需要长期的仔细监测,以确保不会影响控制棒或燃料的自由移动,以及冷却剂气体的流动。

砖块无法修复,复杂的相互作用更难以建模。

ONR表示:“我们要求EDF通过其安全案例证明他们对石墨有足够的理解,提出证据明确证明堆心能安全运行,并明确运行限制。”

砖块被二氧化碳冷却剂氧化,导致质量损失。这改变了砖块的机械性能,使其作为缓和剂的效用下降。在设计之处,预计它是AGR寿命的限制因素。但事实上,辐射导致石墨砖裂纹才是更重要的因素,裂纹砖可能使堆心结构有更多的机械自由度。裂缝有很多不同的类型,而且影响也不一致,比如靠近核心边缘的砖会受到更大的应力,因此更容易出现裂缝。

辐射的影响及裂纹的出现是随着时间而不断加剧的。石墨砖的形状会发生变化,最靠近燃料的砖受到了更高的辐射剂量,砖外侧产生压应力,随之出现裂纹。随着时间的推移,辐照的效果会发生逆转,有大量数据提供了很好的证据,对于运行时间最长的反应堆,在接受辐射剂量最高的砖块中,裂纹已经停止生长。国家核研究局说,这种机制只影响到少数砖块,检查数据显示,裂缝数量的增加速度没有超过预期。

当砖块外部经历拉应力时,“键槽根部裂纹”就会从砖块外部的互锁键的底部开始出现。这些裂纹取决于石墨所接受的辐射总量,许多砖块在中心出现裂纹。但是,由于这些裂纹是在核电站寿命即将到期时出现的,因此相关数据的可用性要低得多。现在正在将预期裂纹率的模型与每次停机时发现的裂纹进行比较,以完善模型。

2012年,EDF仍然认为继续运行欣克利角B是安全且经济的。那时,EDF将核电站的指示性关闭时间推迟了7年,从2016年推迟到2023年3月。现场的两座反应堆都是每三年关闭一次进行定期检查和维护,最近一次是在2018年。

ONR在回应信息自由请求时表示,2018年对欣克利角B核电站4号反应堆的检查包括检查31个燃料通道和一个控制棒通道。在燃料通道中发现了6条新的周向(径向)裂缝,这些裂缝以前没有;在一条以前没有检查过的通道中发现了一条新的全高轴孔裂缝;在2002年、2011年、2015年曾检查过的通道中新发现1条键槽根部裂缝;控制杆通道未发现裂缝。这使得2018年该反应堆中观察到的裂纹燃料砖总数达到:34条周向裂缝、13条全高轴向裂纹、1条键槽根部裂纹。

今年,EDF对石墨芯进行了进一步的全面检查,并在11月宣布决定将最终关闭日期定在“不晚于”2022年7月15日。EDF发电公司总经理Matt Sykes表示:“作为一个负责任的运营商,我们认为这是正确的做法,让我们的员工、合作伙伴和社区对电站的未来有一个清晰的认识。”电站主任彼得-埃文斯表示,“在发电超过300TWh后,这座电站在其生命周期内提供的低碳能源已经超过了英国其他任何一座核电站。”



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