核電站能像大型水電站那樣“長命百歲”嗎？越來越多的實踐證明，作為核電站原始設計壽命的“年齡”只是一個預先保守設定的數字而已。通過有效的壽命管理，在確保安全的前提下延長現役核電站的實際運行壽命，可以使之在更長時間里繼續提供清潔穩定的電力。
全球已有超過100個核反應堆獲得延續運行許可證，這項近二三十年來在核能行業受關注度不斷提高的工作在世界低碳轉型浪潮下顯得愈加緊迫——氣候挑戰的嚴峻性和電力系統脫碳所需的時間和投資成本都決定了，核能在能源結構中不能缺席，延長在運核反應堆的服役時間，是兼顧安全和經濟性的現實選擇。
今年9月，生態環境部官網發布通知，根據《中華人民共和國核安全法》及《中華人民共和國民用核設施安全監督管理條例》有關要求，經國家核安全局批準，秦山核電廠1號機組運行許可證獲準延續，有效期延續至2041年7月30日。秦山核電1號機組是我國第一座自行設計、建造和運行管理的30萬千瓦級壓水堆核電機組，1991年12月15日首次成功并網，結束了中國大陸無核電的歷史，初始設計壽命30年。
11月5日，國家能源局浙江能源監管辦通過告知承諾制完成對秦山核電廠1號機組延續運行電力業務許可證的審核和辦理。這是該機組繼9月3日獲得國家核安全局延續運行許可后，再次獲得國家能源局電力業務延續運行許可，有效期延長至2041年12月15日，機組容量變更為350MW。至此，秦山核電廠1號機組延續運行相關許可取證工作全部完成。
這意味著國內核電站運行許可證延續實現了“零的突破”：30年前，秦山核電為自力更生設計建造核電站提供示范、積累經驗，安全發電30年后，秦山核電又為我國構建整套運行許可證延續技術體系和評估方法填補了空白。
“盡管我國核電起步較晚，目前核電廠的平均役齡還不到7.5歲，但在建在運核電機組已達到60多臺。通過秦山核電的實踐為整個核電行業積累運行許可證延續經驗，具有重要意義。”中國核能行業協會專家委員會常務副主任、國家核安全局原局長趙成昆近日接受澎湃新聞（www.thepaper.cn）采訪時表示，秦山核電在國內首開核電站延長服役的先河，對于后續機組具有示范價值，“核電站許可證延續不僅有助于清潔能源轉型，而且還是多個市場上最具成本效益的低碳電力來源。”
需要強調的是，延續運行的申請并不是核電站在運行許可證到期前的突擊工作和簡單“走過場”。要實現延續運行，必須對核電機組進行科學嚴謹的定期安全審查和定量化的老化管理，對核電廠開展全面的分析論證、持續改進提升安全性能，并經過大量復雜的分析評價及相應的安全審評，這背后以足夠完備的技術和數據儲備作為支撐，是個漫長的過程。
據澎湃新聞了解，秦山核電廠1號機組之所以能獲準延續運行，關鍵原因是該電站雖起步最早，但絕非“老態龍鐘”，多年來不斷更新改造，各項性能指標保持在世界前列，本次又通過了全面且嚴格的“體檢”審查。另一方面，也離不開監管部門、核電營運方和研究設計院在國內尚無先例可循的情況下持續開展緊密合作、協同推進。
安全是核電發展的生命線。近20年來的國際實踐證明，核電廠超出原設計或許可證規定的時間繼續運行須經歷核監管部門系統性的深入、嚴苛論證，核電運行安全不會因此打折扣。我國大陸第一座核電站—秦山核電站30萬級千瓦機組。
核電站延長服役的基礎：長期跟蹤體檢、體魄強健
是延續運行還是直接退役？這是秦山核電廠1號機組一度面臨的選擇題。實際上，這也是整個中國核電行業必須直面的選擇題。
秦山核電廠1號機組設計、建造于上世紀七八十年代，設計建造能力、工藝標準、冶金材料和制造水平體現了當時的特點。并網投運后30年來，秦山一期的“新陳代謝”一直在進行——秦山核電廠1號機組每年投入技改資金數千萬元，平均每年完成技改項目130多項，使建造之初的原型堆徹底轉變成了一個安全穩定運行的商用堆。
根據國際原子能機構（IAEA）的安全導則及國家核安全局1999年發布的《運行核電廠的定期安全審查》（HAF0312）及后續升版的安全導則，要求運行核電廠一般應以10年為周期進行定期安全審查（PSR）。PSR是一種國際通行做法，壓水堆一般以10年為間隔，在此期間核電的安全標準、技術及分析方法或許會發生顯著提高或改進，另外長期間的運行也會對核電廠關鍵系統設備和構筑物的性能帶來影響。
PSR的目的，就是為了在最新的標準和技術條件下找出核電廠存在的弱項并予以持續改進，在服役期內保持和提高電站的整體安全性。2000年起，作為國內核電行業的首次實踐，當時的秦山核電開展了為期四年的第一次定期安全審查，后續又完成了第二次以及最近開展的第三次定期安全審查。
老化管理是PSR的一項重要內容。正是在這個過程中，中國核科技工作者們第一次深刻意識到科學構建核電廠老化管理體系的重要性。
放眼國際，核電技術強國對核電廠老化及壽命管理的認知，同樣經歷了一個循序漸進的變化過程。
美國是最早啟動核電廠運行許可證（美國稱之為運行執照）更新和老化管理的國家，美國核管會（NRC）在1982年提出核電廠延期服役的概念和需求，并推進核電廠老化研究計劃（NPAR）。美國核管會別于1987年和1991年發布NPAR項目實施計劃并持續推進核電廠構筑物、系統和部件（SSCs）老化及其管理研究工作。同期，美國核電廠業主實施了核電廠許可證延續（NUPLEX）項目。1998年，Calvert Cliffs核電廠提出執照更新申請，2000年3月獲得核管會核準，正式開啟了美國核電廠執照更新的大門。截至2020年底，美國核管會已批準了90臺機組的延續運行。
其中，佛羅里達電力與照明公司旗下的土耳其角（Turkey Point）3、4號機組更是首批獲得美國核管會批準、將運行服役期延長至80年的核電機組。而且“80年”陣營正在擴大，美國能源部網站今年5月發布的一篇文章稱，截至當時，已有20臺核電機組（約占該國在運核電機組總數的五分之一）計劃或準備申請延續運行至80年，預計將有越來越多的核電廠申請延續運行。
法國從1985年開始著手開展材料的老化評價、延續運行所必要的安全措施、延續運行的經濟性評價研究等。2012年底，法國批準所有P4系列機組許可證延續。最近，法國核安全局（ASN）宣布建于上世紀80年代的32座核電站將獲準繼續運行10年，從40年的初始設計運行壽命延長到50年。
據澎湃新聞了解，根據法規要求，秦山核電廠1號機組在2003年完成第一次定期安全審查，對安全重要的設備進行了老化機理分析及老化管理審查。2004年，電廠成立了專門的老化管理機構，組織開展核電廠的系統性老化管理工作。根據國際原子能機構、美國核管會等機構針對核電廠的老化管理方法，建立了全廠老化管理大綱，對應該作為老化管理對象的系統、構筑物和部件進行了篩選，并對反應堆壓力容器、蒸汽發生器、穩壓器波動管、IE級電纜、安全殼及堆腔混凝土等關鍵設備和構筑物開展了老化管理及壽命評估活動。
一系列關鍵設備實際狀態的老化評估結果顯示，秦山核電廠1號機組“體魄強健”，完全具備許可證延續的基礎，從技術上確保了該機組運行許可證延續的可能性。2011年福島核事故后，根據國家核安全局的要求，秦山核電廠又對1號機組開展了8項強化改進項目，進一步提升了電廠安全水平，也為機組延續運行打下了堅實基礎。
根據澎湃新聞了解到的信息，秦山核電廠1號機組在延續運行期間，每年可產生經濟效益十多億元。同時，核電機組延續運行期間依然進行的檢測、維修、評估和改進等一系列生產相關活動都會持續對核電關聯產業、地方經濟、就業等產生有利影響。
隨著國家“雙碳”目標的提出，我國能源結構正經歷加速轉型，由于風能和太陽能等可再生能源的間歇性特性，其在彌補電力供應缺口方面以及保障電網穩定性方面需要充分發揮核電的作用。所以，通過運行許可證延續令核電廠能夠持續供電，是符合保障國家能源供應安全和能源結構多樣化要求的合理選項。
在秦山核電廠所在的浙江，上述能源供應安全維度的意義愈加突顯。浙江是我國經濟大省，也是能源資源稟賦小省，2020年一次能源資源自給率只有7%。核電是該省實現碳達峰的主力和有力手段。
至此，秦山核電廠1號機組“是否要進行延續運行”的問題，已經有了答案。2014年，秦山核電廠1號機組運行許可證有效期限延續（OLE）項目正式啟動。下一步，要解決的是“如何開展延續運行”的問題，這是一項系統性更強、有更多空白留待填補的任務。
延續運行決策的關鍵：安全是首要考量
一臺核電機組能在初始設計壽命基礎上延長服役多久，由誰來決定、怎么決定？
趙成昆對澎湃新聞表示，目前世界上400余臺核電機組中大部分是在上世紀70年代后陸續建成，除少數三代核電廠設計壽命為60年以外，絕大部分為二代或二代改進型，設計壽命一般為40年，也有少數機組，比如我國秦山核電廠1號機組作為原型堆出于保守考慮定為30年。目前國際上大多數核電廠許可證延續一次批準延長20年，依據技術路線的差異，也有國家先批準延10年，然后根據機組狀況再批準10年。近年，美國一些機組在獲批延長運行至60年的基礎上再批準延長至80年。
“一座核電站是否決定運行許可證延續，主要取決于安全性、技術現實、經濟性等因素。其中，安全是首要考量，這也與我國核安全體系歷來的政策主張和實踐相一致。”他說道。
除了作為必要條件的安全性外，由于臨近設計壽命的核電站建造時間相對較早，建造技術和安全要求受限于歷史條件、當時的認知水平和法律基礎，因此必須參照新的規范、標準及運行經驗反饋開展系統性的研究、分析和論證。“技術現實能不能滿足現在的條件，特別是福島核事故后新的安全標準，是一項主要決定因素。”趙成昆稱，此外，要滿足嚴格的安全評價，核電站系統和設備的改造提升需要相當的資金投入，電站業主必須考慮經濟可行性。
經濟性的權衡同時取決于當地的電力市場環境。近年來美國部分核電廠在拿到監管部門的許可證更新批準后最終放棄，主要原因是核電的競爭優勢在缺乏聯邦及地方政府政策支持的情況下受到了美國國內廉價頁巖氣的強烈沖擊。
從國際實踐來看，申請延長運行許可證（或執照）期限是個復雜的過程。核電廠需要提供詳細的可行性研究報告，包括核電站運行的歷史資料、重要設備部件的長期監測記錄及技術評估文件、延長運行所采取的技術措施和管理措施，以及必須更換和維修的設備、部件，延長運行的安全分析報告及延長運行期間環境影響報告等一系列文件和資料。
這構成了一系列延續運行申請必備的清單項。
趙成昆介紹稱，根據美國和法國的經驗，為了核電廠延續運行，需要開展六方面的技術研究：包括核電廠老化與壽命管理政策、法規和標準體系研究；核電廠老化管理和壽命評價技術研究；核電廠重大設備更換技術研究；核電廠狀態監測與在役檢查技術研究；核電廠壽期經濟性分析技術研究；核電廠定期及許可證延續的環境影響評價技術研究等。“只有掌握上述技術，才能開展相關的策劃和準備工作。”
在2010年前后，盡管秦山核電廠1號機組的運行業績良好，但由于缺乏相關法規和壽期管理經驗，國內對于核電站到達設計壽期時到底應采取哪種策略以獲得繼續運行許可并不明晰。國際核能行業日漸成熟的延續運行相關法規標準及程序和實踐，對中國構建這一整套體系具有重要的參考價值。
多位業內人士向澎湃新聞介紹，國際上主要存在兩種主流的核電機組延長服役模式：一種是以美國為代表的運行執照更新（LR）體系，在運行執照到期后必須進行執照更新，獲準后才能繼續運行。關于這點，美國曾做出過說明，輕水堆核電廠的40年最初執照期限反映的是美國電力企業大規模投資貸款通常的償還期限，并不是基于安全、技術或環境等問題的考慮。根據美國1954年的原子能法，核電廠可更新其運行執照。按照美國相關法律法規要求，對核電站審查合格后的執照更新一次性批準20年。另一種則是運行執照并不設定期限，通過在常規定期安全審查（PSR）基礎上進行加強型定期安全審查來實現審批延長服役申請。典型如法國，將延續運行審查與10年定期安全審查制度相結合，只要滿足監管要求，可10年一個周期持續運行下去。這也是IAEA推行的長期運行（LTO）模式的重要基礎，在歐洲國家較為常見。
應當說，上述兩種模式在評估的內容和方法上并不存在本質上的區別。但在具體實踐上，由于國情不同，各國在應用時會根據本國的監管體系和行業現狀進行一些適應性的修改或規定。
考慮到美國執照更新的法規標準體系完整、可操作性強，以及秦山核電廠1號機組的原設計基準情況，秦山核電廠1號機組運行許可證延續項目參照美國核電廠執照更新的通用做法，制定了工作流程和時間表。特別值得一提的是，在探索建立符合中國國情的核電運行許可證延續技術體系和法規標準體系過程中，多方構成的聯合團隊發揮了關鍵作用。
上海核工程研究設計院（下稱上海核工院）是秦山核電廠1號機組的原始設計者，對電廠的構筑物、系統和部件的設計理念和性能特點有全面深入的了解。同時，也是上海核工院在第一次PSR之后支持業主建立起電廠的老化管理體系并多年持續合作開展關鍵SSCs的老化分析和壽命評估工作，具備豐富的相關技術經驗。
在進行運行許可證延續申請時，核電廠需要開展大量的分析論證工作，特別是分析關鍵設備在延續運行期間的安全狀態，必要時將進行安全強化的技術改造，以保障核電廠延續運行期間的安全性。作為秦山該項目的主要技術支持單位，從2011年起，上海核工院相繼承擔了項目初步可行性研究、可行性研究、項目初步設計、一系列關鍵設備的時限老化分析、環境影響評價及經濟性分析、最終安全分析報告更新，以及儀控綜合改造（主控室更新）、核2、3級管道支吊架改造、電纜橋架改造等十數項重大的安全強化改造工作。
可行性研究，回答的是許可證延續的技術可行性、經濟性和環境可接受度等問題。在完成這些項目準備工作之后，確立一份通用于各個核電廠、不同堆型的運行許可證延續“操作指南”，已變得尤為迫切。
澎湃新聞從上海核工院了解到，2014年上半年開始，由核安全監管部門、核電業主及營運方、研究設計院、專業技術支持單位等多方構成的聯合團隊圍繞10個專題展開了大規模調研。到2015年底，國家核安全局出臺了《<核電廠運行許可證>有效期限延續的技術政策（試行）》。在該技術政策中，國家核安全局明確了核電廠開展運行許可證延續的技術路線，包括安全評估的論證基準、需要提交的文件及內容、所參照的標準和規范、安全改進要求等。該技術政策綜合考慮了多方因素、切合國內行業現狀，成為我國核電廠開展運行許可證延續申請的指導性文件。
此外，秦山核電廠還邀請IAEA對整個運行許可證延續項目進行全過程的長期運行安全審評（SALTO），對標國際通行的做法，查找發現可能存在的問題，并認真組織整改落實，得到了國際同行的認可。
應該說，正是由于秦山核電廠1號機組在最初設計時留有比較大的安全裕量，為達到設計壽期后繼續運行提供了安全和技術前提。業主方和技術支持服務方對電廠關鍵設備運行數據的長期跟蹤，是開展延續運行準備工作的基石。與國際同行相比，秦山運行許可證延續項目在準備時間上并不算寬裕，如果脫離了各方長期以來的積極溝通及聯動機制，很可能難以為繼。
這一切，都與中國的核安全文化息息相關：中國核安全監管體系以國際原子能機構發布的安全標準為基礎，建立了系統、完善的核安全法規標準，并保持與國際先進安全標準同步。監管部門對核電廠實行分階段的核安全許可證制度。同時，對核電廠的設計、制造、建造、調試、運行直至退役等活動進行全過程核安全監督，通過日常檢查、例行檢查、非例行檢查和專項檢查確保核電廠所有核安全重要活動均被納入國家核安全局監管范圍。
2016年底，秦山核電正式向國家核安全局提交秦山核電廠1號機組的運行許可證延續申請報告。接下來，進入了監管部門審查及現場工程改造環節。按照流程，只有經國家核安全監管機構審查合格后，核電廠才能獲得準予延續運行的法律文件，若審查中發現某些設備或部件不符合安全要求則必須改進乃至更換，直至滿足安全要求。
十分特殊的“118大修”
秦山核電廠1號機組的第十八次換料大修（下稱118大修），在中國核電行業創造了一段前所未有的大修史。
核電站大修分為十年大修、五年大修、年度大修、短大修等。《中國核工業報》曾對此報道，118大修無異于一場“大型手術”。除了按照規劃開展十年大修相關維修、試驗及變更改造工作外，此次大修還結合機組運行許可證延續，實施了主控盤臺改造、常規島設備更新改造、穩壓器安全端焊縫600合金堆焊等11項重特大變更改造，并增加實施了多項國家核安全局要求的在役檢查項目、緊固件更換項目。整個大修共計完成檢修項目15500余項，而一般的十年大修只有8000余項。118大修自2018年2月26日10時55分開始至8月16日22時05分結束，實際工期171.5天。大修完成后，秦山核電廠1號機組的功率進一步提升到35萬千瓦。
工程改造后的機組更加安全、更加高效、標準更高，秦山核電廠1號機組 “重新煥發青春”。在后續的兩次大修中，運行許可證延續項目下的工程改造工作繼續進行，完成了所有承諾項。
如果將新建核電站比作在白紙上繪制藍圖，秦山核電廠1號機組在這幾次大修中進行的更新改造相當于在現有空間里做手術，難度更大、操作更復雜。秦山核電廠1號機組作為首臺核電機組的“身份信息”詳情也得到進一步完善——細微之處見真章，一個典型細節是，該電站數千個核2、3級管道的支撐組件，在這過程中每一個都進行了復核并確保其符合設計安全要求。
由于安全要求極高，核電站是當今世界上最為精密的工業系統之一，是由大量的構筑物、系統和部件組成的復雜系統。這些構筑物、系統和部件又由多種金屬材料、有機材料和無機非金屬材料等構成。在電站運行過程中，不同構筑物、系統和部件所經受的壓力、溫度、化學和輻射照射等環境條件所有不同，這導致核電廠內不同構筑物、系統和部件的壽命可能會有很大差異。
基于目前的技術水平，核電站的設計壽命實際上是由“不可更換設備”決定，比如反應堆壓力容器和安全殼。這兩項設備，通常又被喻作核電站的“心臟”和“金鐘罩”。
趙成昆表示，在圍繞運行許可證延續的安全評估中，必須對關鍵設備和部件進行壽命評估，以保證這些設備的許可證延續期內滿足安全要求和運行功能要求。“分析表明，制約或極大程度地影響核電廠壽命的關鍵設備和部件是反應堆壓力容器、堆內構件、穩壓器、蒸汽發生器、反應堆冷卻劑泵泵殼、主管道等靜止部件，以及安全殼等主要構筑物。特別是反應堆壓力容器、安全殼，因為他們是屬于不可更換設備或構筑物。必須對核電廠中的部件進行機組延續運行期間的安全評估，包括老化部件壽命評估和更為精確的時限老化分析。”
如果再進行一番刨根問底的話，為什么核電站的實際壽期和設計壽期會存在差異？
對此，前述國家核安全局于2015年底頒布的技術政策中有過詳細闡述：目前在《核電廠運行許可證》申請的文件中，主要是針對“不可更換設備”（如反應堆冷卻劑系統壓力邊界等）進行詳細的設計壽期評價，包括反應堆壓力容器材料的中子輻照脆化和反應堆冷卻劑系統壓力邊界的疲勞等。這種設計壽期的評價是基于一些假設，如反應堆壓力容器在整個設計壽期內的輻照中子注量和反應堆冷卻劑系統可能經歷的各種瞬態工況。
現實中，由于換料管理方式的改進，反應堆壓力容器的輻照中子積分注量可大幅降低，特別是所設置的材料輻照監督樣品可更真實地評估壓力容器材料的實際性能變化；同時從目前在役核電廠的實際運行情況來看，反應堆冷卻劑系統實際所經歷各種瞬態工況遠少于設計時所使用的假設。這樣，通過“不可更換設備”的實際運行壽命評估和老化管理，以及可更換設備的必要維修或更換，核電廠的“實際壽期”可以超過理論上的“設計壽期”。
比如，以壓力容器的材料為例，從制造廠開始制造的時候，各個工藝環節都有一些樣品同步做出來。壓力容器到位后，樣品放在壓力容器內部，離堆芯更近，受堆內環境影響更大，定期取出進行檢測。通過對核心參數的長期比對和監測，工作人員得以了解重要部件的真實“年齡”。
技術政策文件稱，“核電廠的運行壽期超出設計壽期在實際上是可行的，這也為《核電廠運行許可證》有效期限的延續提供了技術基礎。從本質上說，《核電廠運行許可證》有效期限的延續并不是一種‘延壽運行’，而是在核電廠具有可接受的技術性能和安全水平條件下的‘實際壽期’內運行行為。”
要實現能源轉型與氣候目標，核電不能缺席
世界核協會（WNA）官網統計資料顯示，核電廠運行許可證有效期限延續是普遍的國際實踐。“核反應堆的性能并沒有呈現與年齡相關的變化趨勢。”世界核協會在近期發布的《世界核能性能報告》中表示，“在過去五年里，核反應堆的平均容量因子并未隨年齡增長出現明顯的整體變化。”
除經濟效益之外，國際原子能機構認為，延長在役核電站的運行年限將顯著提高低碳電力的可用性和穩定性，對于全球實現氣候目標、在2050年前完成向清潔能源過渡來說至關重要。2020年10月，國際能源機構執行主任Fatih Birol和國際原子能機構總干事Rafael Mariano Grossi聯合撰文稱，到2040年，低碳發電量須較當前增加兩倍，才能讓世界走上實現能源發展與氣候目標的正確軌道。如果沒有來自核能發電的大量貢獻，這一目標很難實現。
從第一次定期安全審查后啟動全廠老化管理開始計算，秦山核電廠1號機組運行許可證有效期延續的籌備工作鋪墊開展了近20年之久。該項目在國內屬于首次實施，中國核能行業一方面借鑒了國際上大量成功實施的經驗，另一方面也通過大量的前期準備工作、國內外廣泛的技術交流掌握了開展運行許可證有效期延續所必需的關鍵技術和能力，為后續國內其他核電站及國際同類電廠開展此項工作打下了堅實的技術基礎。
繼秦山之后，大亞灣核電站1994年投入運行，設計壽命40年，目前運行時間已超過27年。
趙成昆認為，目前國家核安全局根據核安全法已經基本明確了后續開展核電廠運行許可證延續工作的技術路線，相信后續會進一步建立完善相關法規導則和標準體系，形成符合我國國情的有特色的監管和實踐體系。
“核電與風電、光伏發電等清潔能源之間并不是競爭關系，而是合作、互補關系，這是由雙方特性所決定的。在能源結構轉型中，兩者共同為電力安全穩定供應作出貢獻。”趙成昆對澎湃新聞說道。
（本文來源：澎湃新聞 ）
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