反应堆良好运行至2050年 材料研究是关键
时间:2017-12-07

  反应堆运作良好,直到2050年材料研究是关键 - 新闻 - 科学网络

  美国的许多核反应堆设施都是老式的。阿拉巴马州的布朗斯渡轮核电站始于1974年。图片来源:凯文·拉马克/路透社

  复杂的检查正在帮助老化的核电站在发生问题之前找到瑕疵。今年3月份,超声波检测发现了美国纽约北部印第安点核电站反应堆核心部分不锈钢螺栓的磨损迹象。加利福尼亚州帕洛阿尔托电力研究所(EPRI)的研究人员目前正在分析十几个5厘米的螺栓,以确定为什么他们不能通过测试。

  这一分析恰逢NRC考虑延长印度点核电站的两座40年之久的反应堆的寿命超过20年,包括纽约州在内的核电厂的反对者引用了有缺陷的螺栓,变压器去年发生的火灾以及环境和安全方面的担忧,证明该设施应该关闭。

  核电站受损的螺栓只是世界上老化核反应堆维护问题的一个例子。国际原子能机构和核管理委员会正在制定这些设施的监管准则,但问题可能是美国最严重的问题。该国的99座反应堆是最古老和最大的。

  NRC已经将其余的81座反应堆再延长了20年。在过去的12年里,它还提供了安全指导方针,考虑再次批准20年的许可证。然而,仍然有人担心时间对这些80年历史的设施的影响。

  NRC前主席Allison Macfarlane表示,在低价天然气面前,该行业一直在努力保持经济竞争力,而许多核电公司在维护和升级方面的投入却很少。麦克法兰宁愿看到向更新,更安全的反应堆过渡,而不是试图推动老反应堆达到极限。

  EPRI材料负责人Kurt Edsinger和他的团队将对一些印度的点螺栓进行一系列综合测试,以检查是否有断裂,并评估材料强度。他们还将分析约40年的中子轰击对螺栓中钢的晶体结构的影响。

  这项研究是EPRI和美国能源部作出更大努力的一部分,旨在向全球核能发电行业和监管机构通报核材料和部件老化带来的风险,作为核电厂的更新许可证。

  到目前为止,还没有发现许可证续展的一般障碍。美国能源部轻水反应堆可持续项目技术负责人凯瑟琳·麦卡锡(Kathryn McCarthy)

  由于世界上很少有新反应堆上线,现有设施的寿命可能会对全球气候产生巨大的影响。核电厂目前在美国提供约20%的电力和超过一半的低碳电力。在全球范围内,只有水电提供了更多的低碳电力,约占全部发电量的16%,而核电则占到近11%。

  如果你能维护核电站和更换部件,那么没有理由不能长时间运行。从气候的角度来看,核电厂长时间运行是个好消息。加州伯克利环境倡议倡议组织主席Michael Shellenberger说。

  其他人并不乐观。麦克法兰说,检测人员看不到的地下电缆等部件的耐用性以及材料的老化程度是需要考虑的重要问题。

  特别感兴趣的是反应堆堆芯处的混凝土外壳结构和钢制压力容器以及通过核电厂的千米电线。目前,研究人员正在分析原子级密集加热和中子轰炸对核电关键材料的长期影响。

  在某些情况下,科学家将尝试加速老化。在这个过程中,为了模拟反应堆内80年的活动,材料被不断的辐射。随后,将这些信息输入到预测老化的模型中。

  核管理委员会的许可证更新过程着重于可能不常规维护的关键基础设施,该部门的高级技术顾问艾伦·希尔(Allen Hiser)表示,目标是建立一个检测系统,在问题发生之前就对其进行检测。

  NRC官员说,这正是印度点发生的事情。与此同时,1988年在法国的一座核反应堆中发现了类似的螺栓缺陷。随后,该机构制定了检查要求,以便今后检测这些问题。

  然而,位于马萨诸塞州剑桥市的宣传组织Worreot Scientists Alliance的核安全计划负责人Dave Lochbaum说,这不是故事。发现破印度点(目前是强制性的)的超声波检查只是在10年前纽约挑战视觉检查之后。

  麦克法兰仍然怀疑。如果现有的美国核电厂的许可证再次更新,这些设施将使用80年,将保留近100年的设计。如果我们能有一些新的反应堆,我们的情况会好得多。 (宗华)

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