1、庫(kù)博格核電站

南非的庫(kù)博格核電站

最近，南非出現(xiàn)了大面積停電事件，促使人們重新評(píng)估南非唯一一座在運(yùn)核電站——位于開(kāi)普敦附近的庫(kù)博格(Koeberg)核電站的維修、翻新和維護(hù)計(jì)劃。

庫(kù)博格核電站的兩個(gè)機(jī)組設(shè)施提供了全國(guó)約5%的電力，目前也是南非和非洲大陸唯一運(yùn)行的反應(yīng)堆。

盡管核電機(jī)組在維持電網(wǎng)穩(wěn)定方面發(fā)揮著重要作用，但自年初以來(lái)，該核電站只有一臺(tái)機(jī)組或一半容量在運(yùn)行。

庫(kù)博格核電站1號(hào)和2號(hào)機(jī)組都是壓水堆(PWR)。1號(hào)機(jī)組于1976年開(kāi)始建設(shè)，1984年7月開(kāi)始商業(yè)運(yùn)營(yíng)。

2號(hào)機(jī)組1976年啟動(dòng)建設(shè)，1985年11月開(kāi)始商業(yè)運(yùn)營(yíng)，比1號(hào)機(jī)組晚了一年才開(kāi)始。

1號(hào)機(jī)組和2號(hào)機(jī)組的凈容量分別為924 MWe和930 MWe。

南非國(guó)有電力公司Eskom負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)和維護(hù)反應(yīng)堆，今年，作為計(jì)劃維修和維護(hù)計(jì)劃的一部分，這兩個(gè)反應(yīng)堆都將關(guān)閉。

2號(hào)機(jī)組的計(jì)劃大修，是自調(diào)試以來(lái)的第25次換料大修，于1月18日開(kāi)始，最初預(yù)計(jì)為持續(xù)155天。

該維修方案還包括更換該機(jī)組的三臺(tái)蒸汽發(fā)生器和反應(yīng)堆壓力容器封頭(容納反應(yīng)堆的核燃料)。

2、難以如期完成

庫(kù)博格核電站在南非的電力系統(tǒng)中扮演著關(guān)鍵角色(圖源：Shutterstock.com)

然而，在今年3月，該公司宣布，在任何不可逆工作開(kāi)始之前，Eskom和總承包商法馬通(Framatome)(現(xiàn)為阿海琺(Areva))進(jìn)行了最終審查，以確保蒸汽發(fā)生器更換工作及時(shí)完成，同時(shí)確保工程質(zhì)量水平。

審查的結(jié)論是，該機(jī)組很可能在冬季需求高峰期之前無(wú)法恢復(fù)使用，這加劇了南非已經(jīng)受到限制的電網(wǎng)所面臨的挑戰(zhàn)。

Eskom首席運(yùn)營(yíng)官Jan Oberholzer在一份聲明中解釋說(shuō)：“在開(kāi)始切割管道之前，我們進(jìn)行了一次最終審查，以確保蒸汽發(fā)生器更換工作能夠按照預(yù)期質(zhì)量水平和大修計(jì)劃完成。但得出結(jié)論是，繼續(xù)這項(xiàng)工作風(fēng)險(xiǎn)太大。”

由于反應(yīng)堆可能比計(jì)劃的2022年6月晚恢復(fù)使用，并且如果是這種情況，會(huì)對(duì)消費(fèi)者和企業(yè)造成嚴(yán)重影響，因此決定將翻新的蒸汽發(fā)生器元件推遲到下一次換料大修。

目前計(jì)劃于2023年8月進(jìn)行。

Eskom堅(jiān)持認(rèn)為，這些延期任務(wù)不會(huì)影響電廠(chǎng)的安全運(yùn)行，因?yàn)檎羝l(fā)生器將作為標(biāo)準(zhǔn)換料大修的一部分進(jìn)行一系列檢查和完整性測(cè)試。

正如Eskom首席核官Riedewan Barkadien后來(lái)解釋的那樣：“我們已經(jīng)將發(fā)電機(jī)的更換轉(zhuǎn)移到了一個(gè)更適合Eskom的窗口”。

雖然當(dāng)前大修的第一階段按計(jì)劃進(jìn)行，包括更換燃料和定期維護(hù)，但該項(xiàng)目的最新延遲是最近宣布的第二次。

Eskom將延誤歸咎于全球新冠肺炎大流行，這阻礙了該公司向現(xiàn)場(chǎng)提供資源的能力。

3、庫(kù)博格LTO計(jì)劃

高峰能源需求促使人們重新考慮庫(kù)博格計(jì)劃(圖源：Shutterstock.com)

2號(hào)機(jī)組的工作最初計(jì)劃在6月中旬完成。

CEO安德烈·德魯伊特(Andre‘de Ruyter)表示，該工作將在7月底完成，因?yàn)镹EI方面的工作。2號(hào)機(jī)組在1月份換料和維護(hù)停堆之前已連續(xù)發(fā)電454天，沒(méi)有中斷。

每座反應(yīng)堆重約380噸，長(zhǎng)約20米，蒸汽發(fā)生器的更換是一項(xiàng)12億美元的長(zhǎng)期計(jì)劃的重要組成部分，該計(jì)劃旨在將核電站反應(yīng)堆的運(yùn)行壽命分別延長(zhǎng)20年。

原始發(fā)電機(jī)采用易開(kāi)裂的U形管。一旦被移除，它們將臨時(shí)儲(chǔ)存在現(xiàn)場(chǎng)，最終在北開(kāi)普省Vaalputs放射性廢物儲(chǔ)存設(shè)施“作為完整和密封單元”進(jìn)行處置。

據(jù)報(bào)道，儲(chǔ)存舊蒸汽發(fā)生器的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施尚未準(zhǔn)備就緒，這是改變時(shí)間表的原因之一。

雖然延遲不會(huì)對(duì)壽命延長(zhǎng)計(jì)劃產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性影響，但它確實(shí)縮小了完成工作的可用窗口。

庫(kù)博格核電站目前的1號(hào)機(jī)組運(yùn)行許可證將于2024年到期，2號(hào)機(jī)組將于2025年到期。

兩臺(tái)機(jī)組的蒸汽發(fā)生器更換是國(guó)家核監(jiān)管局(NNR)批準(zhǔn)延長(zhǎng)運(yùn)行許可證所需的升級(jí)之一。

庫(kù)博格長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)(LTO)計(jì)劃是一系列活動(dòng)，將使庫(kù)博格運(yùn)營(yíng)至2045年。

該計(jì)劃將與支持文件一起提交給NNR進(jìn)行評(píng)估，Eskom計(jì)劃在2022年6月之前提交所需的支持文件。

作為庫(kù)博格LTO計(jì)劃審查的一部分，國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)10人團(tuán)隊(duì)在2022年3月進(jìn)行了LTO(SALTO)安全方面的審查。

“我們觀(guān)察到，盡管存在許多挑戰(zhàn)，自2015年第一次SALTO任務(wù)以來(lái)，電廠(chǎng)在老化管理活動(dòng)和安全LTO準(zhǔn)備方面取得了進(jìn)展。”團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Gabor Petofi說(shuō)，他是IAEA的高級(jí)核安全官員。

庫(kù)博格管理層還要求IAEA在2024年安排一次后續(xù)訪(fǎng)問(wèn)。

“Eskom已將IAEA的一些標(biāo)準(zhǔn)和指南納入其政策和程序，并為延長(zhǎng)壽命制定了一個(gè)強(qiáng)有力的框架。”Barkadien說(shuō)。

南非礦產(chǎn)和能源部核安全與技術(shù)首席主任Katse Maphoto在一份聲明中強(qiáng)調(diào)了庫(kù)博格LTO從國(guó)家能源安全和電網(wǎng)平衡角度的重要性：“政府仍然樂(lè)觀(guān)地認(rèn)為，LTO項(xiàng)目將從IAEA的任務(wù)建議中受益匪淺，以使電站達(dá)到最高安全水平。”

南非政府此前表示了對(duì)核能未來(lái)的堅(jiān)定承諾。除了2019年10月的庫(kù)博格LTO，該國(guó)還概述了到2030年建設(shè)1 GW新核容量的計(jì)劃。

庫(kù)博格核電站1號(hào)機(jī)組目前計(jì)劃在9月份關(guān)閉，以進(jìn)行年度燃料添加和維護(hù)計(jì)劃，該機(jī)組上的蒸汽發(fā)生器更換將按計(jì)劃從2022年10月開(kāi)始。這也是在冬季高峰期之后，計(jì)劃為類(lèi)似的155天大修，該機(jī)組反應(yīng)堆壓力容器封頭在幾年前已經(jīng)更換。

4、供應(yīng)商

阿?，m是庫(kù)博格核電站的原始設(shè)備制造商(OEM)，2014年8月，Eskom以43億南非蘭特(2.58億美元)的合同將蒸汽發(fā)生器更換合同授予了阿?，m，該合同后來(lái)被西屋公司在法庭上提出質(zhì)疑。

Eskom表示，替換蒸汽發(fā)生器的安裝原定于2018年開(kāi)始。其中三臺(tái)蒸汽發(fā)生器已經(jīng)完成制造，其余三臺(tái)進(jìn)展良好。

去年8月，總部位于美國(guó)的雅各布斯(Jacobs)公司宣布，該公司已被選中，進(jìn)行必要的工程改造，為安裝六臺(tái)替代蒸汽發(fā)生器做準(zhǔn)備。

雅各布斯負(fù)責(zé)與二次汽輪機(jī)系統(tǒng)改造相關(guān)的施工管理，工作范圍包括管道預(yù)制、管道支架和改造以及管道更換;安裝現(xiàn)場(chǎng)腳手架、索具和絕緣層;船舶改裝和加固;以及更換強(qiáng)制空氣冷卻器單元。約12.6噸石棉屋頂板和14.1噸鋼結(jié)構(gòu)提前安全拆除。

雅各布斯能源安全與技術(shù)高級(jí)副總裁凱倫·維梅爾特(Karen Wiemelt)說(shuō)：“該項(xiàng)目對(duì)于保持核能在南非能源結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵作用至關(guān)重要。”

他補(bǔ)充說(shuō)：“我們還有一種新的設(shè)計(jì)，安裝了一個(gè)獨(dú)立的密封冷卻系統(tǒng)和一個(gè)獨(dú)立電源系統(tǒng)。”

2017年3月，總部位于加拿大的L3 MAPPS贏(yíng)得了一份合同，升級(jí)庫(kù)博格核電站的兩臺(tái)模擬器，考慮到新蒸汽發(fā)生器將對(duì)電廠(chǎng)性能帶來(lái)的變化。這兩臺(tái)模擬器將從PC/Linux模擬服務(wù)器切換到運(yùn)行最新Orchid模擬環(huán)境的基于PC/Windows的計(jì)算機(jī)。

反應(yīng)堆堆芯模型也將被替換。2013年，L3 MAPPS完成了電廠(chǎng)原始模擬器的升級(jí)工作，并在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試了第二臺(tái)全范圍模擬器。這項(xiàng)工作是根據(jù)2009年簽署的合同進(jìn)行的。

與此同時(shí)，7月，有消息稱(chēng)，Barkadien已遞交辭呈，將加入加拿大的一家核能公司。

前庫(kù)博格核電站經(jīng)理基思·費(fèi)瑟斯通(Keith Featherstone)將擔(dān)任首席核官一職，同時(shí)招募一名Barkadien的替代者。

“作為非洲唯一的核電站，我們都在確保核電站安全和最佳工作場(chǎng)所方面發(fā)揮了作用。因此，辭職的決定絕非易事。” Barkadien說(shuō)。

在一項(xiàng)相關(guān)發(fā)展中，現(xiàn)任代理電站總經(jīng)理Nomawethu Mtwebana將在2號(hào)機(jī)組大修完成后臨時(shí)加入世界核運(yùn)營(yíng)商協(xié)會(huì)(WANO)。Mahesh Valaitham將成為庫(kù)博格核電站的代理總經(jīng)理。

5、電力供應(yīng)緊張

庫(kù)博格核電站2號(hào)機(jī)組恢復(fù)使用，將有助于降低Eskom發(fā)電機(jī)組的其余部分的壓力，并將降低冬季進(jìn)一步甩負(fù)荷的風(fēng)險(xiǎn)。

甩負(fù)荷增加的原因是電廠(chǎng)計(jì)劃外故障水平較高，截至2022年3月，平均占機(jī)組的26%。在此期間，能源可用系數(shù)(EAF)平均為62%。

Eskom的Oberholzer說(shuō)：“計(jì)劃維護(hù)是Eskom試圖為一個(gè)被忽視的電廠(chǎng)帶來(lái)可靠性和可預(yù)測(cè)性的唯一武器。”

他強(qiáng)調(diào)了維護(hù)其大型發(fā)電機(jī)組的挑戰(zhàn)。事實(shí)上，在夏季，約有12%的總發(fā)電容量已離線(xiàn)進(jìn)行計(jì)劃維護(hù)，為冬季高峰需求期做準(zhǔn)備。

庫(kù)博格核電站2號(hào)機(jī)組的恢復(fù)服務(wù)，將為南非電力系統(tǒng)增加930 MW的急需電力，降低輸電網(wǎng)的壓力，限制甩負(fù)荷需求。

在此之前，南非國(guó)家電力公司一直敦促南非居民“節(jié)儉”用電，尤其是在早晚高峰時(shí)段，因?yàn)槿萘肯拗埔笃鋵?shí)施甩負(fù)荷作為保護(hù)國(guó)家電網(wǎng)的“最后手段”。

盡管采取了這些節(jié)能措施，但由于今年1月1日至5月10日電廠(chǎng)可用性較低，減負(fù)荷已實(shí)施32天，比2021同期發(fā)生的26天減負(fù)荷多6天。