反应堆良好运行至2050年 材料研究是关键

美国的许多核反应堆设施非常古老。阿拉巴马的布朗斯费里核电站于1974年开始运行。资料来源:凯文·拉马克/路透社

复杂的检查有助于老化的核电站在制造麻烦之前发现缺陷。今年3月，超声波检测发现纽约北部印度角核电站反应堆堆芯的一些不锈钢螺栓有磨损迹象。目前，加州帕洛阿尔托电力研究所(EPRI)的研究人员正在分析十几个5厘米长的螺栓，以确定它们为什么没有通过检查。

这一分析与美国核管理委员会(NRC)考虑是否将印度角核电站两个40年的反应堆的寿命再延长20年相吻合。包括纽约州在内的核电厂反对者援引有缺陷的螺栓、去年的一场变压器火灾以及环境和安全问题作为该设施应该关闭的证据。

核电站受损的螺栓只是世界各地老化核反应堆面临的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为这些设施制定管理准则，但对美国来说，这个问题可能是最严重的。该国的99个反应堆是最古老和最大的。

核管制委员会已经更新了81个仍在运行20年的反应堆的许可证。去年12年，它还为考虑将许可证延期20年的设施提供了安全指南。然而，人们仍然担心时间对这些设施的影响，这些设施将运行80年。

美国核管理委员会(NRC)前主席艾利森麦克法兰(Allison Macfarlane)表示，面对廉价天然气，核能行业一直在努力保持其经济竞争力，而许多核电公司在维护和升级方面的投资很少。麦克法兰宁愿看到向更新、更安全的反应堆过渡，也不愿试图将旧反应堆推到极限。

EPRI材料公司负责人库尔特·埃德辛格和他的团队将对一些印度螺栓进行一系列综合测试，以检查断裂情况并评估材料的强度。他们还将分析中子轰击对螺栓中钢的晶体结构的影响，这种影响已经持续了大约40年。

这项研究是EPRI和美国能源部的一项更大努力的一部分，该努力旨在让全球核能发电行业和监管机构了解核电厂许可证延期时材料和部件老化的相关风险。

"到目前为止，还没有发现许可证延期的一般障碍."美国能源部轻水反应堆可持续发展项目的技术总监凯瑟琳·麦卡锡说。

随着世界上几乎没有新的反应堆上线，现有设施的寿命将对全球气候产生巨大影响。目前，美国大约20%的电力来自核电站，一半以上的电力来自低碳能源。在全球层面上，只有水力发电提供更多的低碳电力，约占总发电量的16%，而核电占近11%。

“如果你能维护核电站并更换部件，就没有理由说它们不能长时间运行。从气候角度来看，核电厂能够长时间运行是一个非常好的消息。”加州伯克利环境进步倡导组织主席迈克尔·谢伦伯格说。

其他人则不那么乐观。麦克法兰说，像地下电缆这样检查员看不到的零件的耐用性以及材料如何老化是需要考虑的重要问题。

尤其令人担忧的是反应堆核心的混凝土外壳结构和钢制压力容器，以及几公里长的电线缠绕在核电站上。目前，研究人员正在原子水平上分析密集加热和中子轰炸对核电站关键材料的长期影响。

在某些情况下，科学家将进行加速老化试验。在此过程中，材料被连续辐照，以模拟反应堆内80年的活动。这些信息随后被输入到预测衰老的模型中。

核管理委员会的许可证更新过程侧重于可能不是例行维护项目的关键基础设施。该部门的高级技术顾问艾伦·海瑟(Allen Hiser)表示，他们的目标是建立一个检测系统，能够在缺陷变成问题之前发现它们。

核监视委员会官员说，这正是在印第安角发生的事情。与此同时，1988年在法国的一个核反应堆中也发现了类似的螺栓缺陷。随后，该机构制定了检查要求，以便在将来发现此类问题。

然而，位于马萨诸塞州剑桥的倡导组织关心科学家联盟的核安全项目负责人戴夫·洛克鲍姆说，这并不是全部。10年前，纽约州对目视检查提出质疑后，才出现了超声波检查(目前是强制性的)，以识别印度境内受损的螺栓。

麦克法兰仍然持怀疑态度。如果美国现有核电站的许可证再次延期，这些设施将使用80年，并将保持近100年前的设计。"如果有一些新的反应堆，我们的情况会好得多。"(宗华)

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