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    如何提高核电厂运行业绩,贺禹这样说

    来源:核电情报局 发布时间:2020-11-24 10:01 阅读数:2333

        这个话题早就想写了,一直没空动笔,而且感觉不会太受欢迎,毕竟有点偏技术。

    但想了想,PSA这事还是挺代表发展方向的,聪明的成年人要站在趋势这一边。正好看到贺禹总举了一个很好的例子。今天就把他写下来。

    本文分3个部分,约4500字:

    一、核电归根结底是要赚钱的

    二、贺禹举例大亚湾

    三、核安全的本质

    1、核电归根结底是要赚钱的

    核电姓“核”还是姓“电”?不同人有不同看法,这也是多年以来行业管理的一个争论点,能源局和科工局,包括核安全局,各有自家领域,这种管理模式在全球也极具中国特色。

    但无论如何,核电产业要发展,最后不可避免都要参加市场竞争,通俗讲就是要赚钱。管你姓核还是姓电,不赚钱照样被摁在地上反复摩擦。没钱赚的核电注定是难以为继的。

    这个道理朴素又实在。

     

        美国那边,在电力市场放开的州里,成本低廉的燃气发电和有优先上网权并受政府补助的风电夹击核电,让核电的经济生存能力受到威胁,因此许多核电公司纷纷向所在州政府提出提前关停核电机组的声明。

    | 美国核管会监管地图

    最大电力公司EXELON也向纽约州政府发出告警,本州境内的金纳核电站和九里岬核电站也面临着提前关闭的经济压力。

    日本福岛后,很多机组为什么不愿意重启?最重要原因是日本原子能管理委员会出台了更为严格的安全标准,按照此标准,很多业主一算,改造的投入太大,重启后收回成本遥遥无期,不如干脆申请退役。

     

        所以,在保证安全可靠的前提下,如何改进核电厂的运行业绩和提高核电的市场竞争力,是每一个核电高层脑海里经常思考的主题。

    但是,众所周知,核电太敏感了,加在他身上的紧箍咒太多了。

    传统核安全监管方法是基于确定论事故分析方法,其管理规定偏于保守,制约了核电与其他能源竞争的能力。就像现在的EPR,在二代的基础上堆加法,成本一定是往上升的。

    美国是一个很务实的国家,上世纪80年代就开始琢磨这事,各家核电厂联合起来敦促美国核管会放宽技术规范中过于保守的或者不必要的规定,其核心手段就是概率安全分析(PSA)

    | 位于马里兰州的NRC总部(North Bethesda, Maryland)

    简单的说,PSA是以概率论为基础的风险量化评价技术,以接近真实而非过度保守的方式将所有有关的资料,包括电厂设计、建造、运行、维修、设备可靠性、人因分析、堆芯融化事故物理过程及其对公众健康与安全的潜在影响,综合成一个统一的风险评价方法。

    美国核管会通过应用PSA技术来改善核安全监管,主要体现在3个方面:

    1.加强安全决策的有效性

    2.更有效地利用监管资源

    3.减轻核电厂不必要的负担

     

        效果也是实打实的,进入21世纪,美国核电厂的安全水平和业绩都有大幅度的提升:

    安全系统的不可用率降低至原来的1/3

    重要的安全事项减少至原来的1/10

    机组可用率从平均64%增至90%

    发电量增长约20%

    在这里,风险指引型管理方法的广泛应用起了重要的作用。

     

        美国是带头大哥,并且PSA应用的好处都是看得见的。所以全球闻风而动。中国方面,几家核电集团都积极跟进,国家核安全局也发布了相关政策指导文件。

        2、贺禹举例大亚湾

    原中国广核集团有限公司党委书记、董事长贺禹举了一个很典型的例子来说明PSA在设备检修中的应用。

        “问题”的提出:

    目前技术规范中不允许在维修冷停堆下进行应急柴油发电机组的检修,而现在大亚湾核电厂已经安装了一台附加的柴油发电机组。

    因此,大亚湾核电厂希望用附加的柴油发电机组在一定的时间内代替应急柴油发电机组,使得应急柴油发电机组可以在维修冷停堆下进行检修。因此需要评估附加的柴油发电机机组在维修冷停堆下替代应急柴油发电机组3天的风险是否可以接受。

        一、评价准则

    先把几个概念说明一下,PSA的计算都指向堆芯损伤概率和早期放射性释放概率。

    基准堆芯损伤频率(CDF0):在没有设备维修情况下的堆芯损伤频率;与之对应的还有基准大量早期释放频率(LERF0);

    特定配置的堆芯损伤频率(CDF1):指在有设备进行维修时堆芯损伤频率;与之对应的还有特定配置的大量早期释放频率(LERF1);

    堆芯损伤频率增量(ICDF——Incremental Core Damage Frequency):特定配置的堆芯损伤频率与基准堆芯损伤频率之差;

    大量早期释放频率增量(ILERF——Incremental Large Early Release Frequency):特定配置的大量早期释放频率与基准大量早期释放频率之差;

    在考虑到时间长短影响后,产生堆芯损伤概率增量(ICDP——Incremental Core Damage Probability)和大量早期释放概率增量(ILERP——IncrementalLarge Early Release Probability)

    对于维修活动的风险管理与ICDP和ILERP之间的对应关系如下:

      二、分析中所使用的PSA模型和数据

    分析所使用的是大亚湾核电厂内部事件一级PSA模型,根据反应堆的状态不同,分成不同的工况,见下表。

    从表中可知,维修冷停堆所对应的是D工况,因此,评价主要针对D工况下的始发事件。

    三、PSA计算结果与评价

    根据所需评价的“问题”的需求,对PSA模型进行适当的修改后,计算出D工况下有无应急柴油发电机组退出运行时的CDF以及相应的ICDF,见下表。

    根据大亚湾核电厂运行情况统计出每台机组每年处于D工况的时间是378小时,因此可以计算出D工况下的每小时堆芯损伤频率增量。

    最后,一台应急柴油机不可用时,堆芯损伤概率增量ICDP为4.52E-9

    也就是说,应急柴油发电机在维修冷停堆下进行检修所增加的额外风险是非常低的,远低于所规定的标准。因此,应急柴油发电机可以在维修冷停堆下进行检修。

       3、核安全的本质

    什么是安全,什么是核安全?

    天天讲,月月讲,有没有一个科学的解释?

    给你引一个故事,来自对国家核安全局汤搏司长的官方采访:

    前几年中央电视台有一个节目,是荷兰的一个小女孩,16岁,做了一次单人环球航海。

    完成之后有记者采访她,她说了一段话,这段话说得非常精辟。

    因为我是专业做安全工作做了很多年,一直想不到用一段怎样简单的话来讨论安全问题,真没想到她这话说得很好:

    “他们说航海有危险,但实际上生活中总是充满危险,他们不懂得船,所以他们不懂得航海。”

    我想,我们要懂核安全,我们就要懂得核电这只船。

    再说另外一段话,这是国际原子能结构在非常经典的philosophy层次的文件,75——INSAG-3《核电安全的基本原则》里讲的一段话,它说:

    “无论怎样努力,都不可能实现绝对安全,就某种意义来说,生活中处处有危险。”

    其实这两段话本身已经把安全的特点做了一个很好的概括。我后面再给大家展开讲讲,我们从事核安全工作的人怎么考虑安全问题。

        什么是安全?

    我在外面做讲座的时候,经常一个问题,大家对安全很关心,有没有人能够用非常简短的语言回答你认为什么是安全?

    很遗憾,迄今为止只有一次我得到了一个回答,这是当年我在核与辐射安全中心给新来职工做培训的时候,有一个小女孩站起来说,安全是可接受的风险,其他很少人能给我回答。

    我们对安全进行考察以后,发现安全有几个属性和特点:

    第一个属性,安全是人类永恒的问题,只要有人类存在,就永远会面对安全问题。

    安全的第二个属性,安全是一个相对概念,没有绝对安全的存在。我们在讲安全水平的时候,也是放在一个环境中和其他事情相比较而言的。

    安全的第三个属性,安全是一个变化的概念。同样的事情,因为时代的变化,环境的变化,那么人们对它的认识也在发生变化。

    安全既然是相对的,当我们衡量一件事情的安全水平时,我们要对安全设定一个尺度。我经常看有人在争论核电是否安全,我发现很多争论没有意义,鸡同鸭讲,实际上他们是在用他们各自的尺度来衡量。尺度不一样,争论永远达不成共识。大家只有先认同一个尺度,然后用这个尺度来衡量某个事情的时候才有可能性达成共识。

    讲安全尺度之前,先给大家介绍两个概念。

    第一个概念,灾害。

    什么是灾害?灾害是一个事情已发生的不利后果。比如地震已经发生了,洪水发生了,我们把它叫做灾害。

    但是一个事情不利后果还没有发生,但是我们从理论上预计有可能发生,这样的事情怎么定义,怎么衡量?

    我们只能用一个概念叫风险,就是我们理论上推导可能发生什么灾害,这个灾害的后果有多重,同时可能性有多大?同时考虑后果和可能性叫风险。

    我们在考虑安全的时候,用风险概率衡量安全水平是目前科学界主流认为更合理的尺度。我想其实从大家直觉的判断,也应该觉得用这个尺度会更合理一些。

    可以给安全三个定义:

    第一个定义,当一件事情带给我们的利益足够大,而其代价可承受的话,我们则认为其是安全的;

    第二个定义,安全是利益和代价的平衡,没有一件事情只有利没有弊;

    第三,安全是可接受的风险。

    不管是安全也好,核安全也好,这几个普遍性的规律,这个衡量的尺度应该说都是适用的。但是核安全确实有一些特殊的问题,下面和大家讨论一下。

      核安全问题为什么特殊?

    第一个原因,是核能发展的历史。我们一讲到核,首先想到投放在广岛和长崎的原子弹。之前我们和清华大学有一个研讨,清华大学有一个教授讲到一个很有意思的心理学上的说法,叫锚定思维。一开始某个事情给我印象非常深,那么我不管什么事情都往这个方面想,这就是锚定思维的表现。原子弹使我们很多人对核能形成一种锚定思维。

    第二个原因,是核能技术的神秘性和复杂性。我们看到原子弹巨大的杀伤力,所以各国搞原子弹,都处在极度保密之中,这种很神秘的事大部分人不理解。同时确实核能技术、核电还很复杂。

    第三个原因,核废物的长期影响。长期影响这个问题,比较头疼在什么地方?人们考虑长期的问题的时候,往往会脱离技术考虑,往往会把问题提到道德伦理甚至哲学层次进行辩论,这种辩论人类已经辩了几千年,很难达成共识。后面还要讲这一点。

    第四,现代环保运动的兴起。其重要标志,就是上世纪六十年代美国科学家卡森写的《寂静的春天》,讲到因为环境污染,到春天没有鸟儿的歌唱了,这是现代环保运动的兴起的标志。现代环保运动的兴起不关注到核能领域,是不可能的。

    第五,现代媒体的发达。其实在核能的早期也曾经发生过一些比较严重的事故,比如60年代在前苏联南乌拉尔有一个后处理厂,曾经发生过一起非常严重的核事故,它的高放废物储存罐爆炸,这次事故的放射性仅次于切尔诺贝利。

    但那个时候因为媒体不发达,还有保密的原因,老百姓也不知道,也不太关注,没有引起很大的影响。但是从三里岛事故开始,切尔诺贝利到这次福岛,电视媒体的转播,对人心理冲击和事件过后看报纸感觉完全不一样。这也是现在人们对核能敏感的一个重要的原因。

    当19世纪末汽车进入美国时,底特律的一家报纸写道:“这些满载大量易燃易爆危险品的怪物穿行于闹市区,威胁着周围的老幼妇孺……”,这些言论与今天人们对核电的言论多么相似。考察人类的历史,我们可以看到:

    1.人类总是对客观世界充满了好奇,并渴望去探索,这正是人类进步的动力。

    2.在这个探索的过程中,人类又是有一种对未知的恐惧,期望规避或降低风险。

    3.不管愿意不愿意,自然的和人为的风险总是伴随着人类,并直到永远。

    4.我们人类能做得就是尽量降低风险到可承受程度,这就是安全。

    5.从某种意义上说,一个国家,一个民族,其对风险的承受能力和其进步能力是成正比的。

    | 戴维斯贝斯核电站,位于美国的腹地五大湖区

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