材料科學(xué)和技術(shù)的進(jìn)步有助于延長(zhǎng)核電廠壽期，使各國(guó)能夠繼續(xù)獲得清潔能源效益。

“為長(zhǎng)期運(yùn)行而改造核電站的費(fèi)用比建造新的核電廠低得多?！痹幽軝C(jī)構(gòu)核電廠運(yùn)行和工程支持工作組組長(zhǎng)Ed Bradley說(shuō)，“核電廠的長(zhǎng)期運(yùn)行是提高當(dāng)前核電可持續(xù)性的絕佳機(jī)會(huì)，因?yàn)樗亲罹叱杀拘б娴牡吞茧娏?lái)源之一。鑒于與過去相比我們今天所擁有的材料和技術(shù)，對(duì)于許多試圖實(shí)現(xiàn)去碳化的國(guó)家來(lái)說(shuō)，這已經(jīng)成為有吸引力和競(jìng)爭(zhēng)力的方案?！?/p>

大多數(shù)核電反應(yīng)堆最初建造時(shí)的運(yùn)行壽期為30至40年。延長(zhǎng)核電廠壽期需要評(píng)估現(xiàn)有核電廠，并確定它是否可以安全、可靠和具有成本效益地繼續(xù)運(yùn)行到假定的退役日期之后。當(dāng)核電廠運(yùn)行壽期被延長(zhǎng)時(shí)，通?？梢岳^續(xù)運(yùn)行20至40年。

“鑒于核電廠在最初選址、設(shè)計(jì)和建造期間所做的廣泛而全面的工作，以及在整個(gè)運(yùn)行過程中的老化管理，加上一定的升級(jí)和改造，許多核電廠能夠在遠(yuǎn)超過原預(yù)期運(yùn)行壽期后繼續(xù)安全運(yùn)行?！痹幽軝C(jī)構(gòu)高級(jí)安全官員Robert Krivanek說(shuō)。不過，他補(bǔ)充說(shuō)，一些核電廠的某些組件和設(shè)計(jì)不容易更新或更新不具有成本效益，這意味著它們不適合長(zhǎng)期運(yùn)行。

老化核電反應(yīng)堆面臨的主要挑戰(zhàn)之一是退化。隨著核電廠的運(yùn)行，其結(jié)構(gòu)和部件必須承受住高溫、緊張環(huán)境和連續(xù)運(yùn)行，隨著時(shí)間的推移，這些結(jié)構(gòu)和部件可能會(huì)磨損。

“常規(guī)評(píng)價(jià)和部件更換可以緩解退化，但隨著時(shí)間的推移，這可能不是經(jīng)濟(jì)上最佳方案，特別是在長(zhǎng)期運(yùn)行的情況下?！盉radley說(shuō)。

新技術(shù)和新材料

激光束焊接和摩擦攪拌焊接等新技術(shù)的發(fā)展，以及雙相不銹鋼等材料的發(fā)展，提供了更好的抗腐蝕能力，這意味著一些部件現(xiàn)在能夠更加長(zhǎng)久耐用，使核電廠繼續(xù)運(yùn)行變得更加經(jīng)濟(jì)可行。

研究人員還在更好地了解核電廠的不同運(yùn)行條件如何影響部件和結(jié)構(gòu)。例如，加拿大安大略省的坎杜反應(yīng)堆在1970年至1993年期間投入使用，通過材料科學(xué)研究和部件檢測(cè)，一些部件可以在預(yù)期的30年后再安全運(yùn)行10年。而通過一項(xiàng)耗資185億美元的改造計(jì)劃，將使運(yùn)行時(shí)間第二次進(jìn)一步延長(zhǎng)，最多可延長(zhǎng)40年。這意味著，一些建于20世紀(jì)80年代的反應(yīng)堆將安全運(yùn)行到21世紀(jì)60年代。

“我們的反應(yīng)堆建造時(shí)核電廠在世界上剛起步不久，我們的反應(yīng)堆設(shè)計(jì)的最初預(yù)期壽期保守估計(jì)為30年。”由分布在7個(gè)國(guó)家的坎杜堆核電營(yíng)運(yùn)者組成的行業(yè)集團(tuán)，坎杜堆所有者集團(tuán)的總經(jīng)理兼首席執(zhí)行官Fred Dermarkar說(shuō)，“隨著我們對(duì)這些設(shè)施的運(yùn)行和熟悉，以及對(duì)它們老化情況的了解，我們可以認(rèn)識(shí)到繼續(xù)長(zhǎng)期運(yùn)行的巨大好處?！?/p>

Dermarkar解釋了最先進(jìn)的材料科學(xué)如何用于預(yù)測(cè)未來(lái)許多年的材料特性。他說(shuō)：“坎杜反應(yīng)堆使用稱作壓力管的部件冷卻燃料。在反應(yīng)堆環(huán)境中，由于高中子通量、高溫和高壓以及冷卻水的腐蝕，壓力管的特性會(huì)隨著時(shí)間的推移發(fā)生變化。例如，為了預(yù)測(cè)腐蝕帶來(lái)的變化，我們先將經(jīng)過輻照的壓力管從正在運(yùn)行的反應(yīng)堆中取出，然后應(yīng)用技術(shù)人為地加速腐蝕，接著進(jìn)行廣泛的試驗(yàn)，以確定這些人為老化部件的材料特性。通過這種方式，我們可以證明這些部件能用多久。在實(shí)驗(yàn)室里領(lǐng)先一步，我們就可以有把握地認(rèn)為，這些部件將繼續(xù)安全、可靠地運(yùn)行，直到其預(yù)定的改造日期?！?/p>

大數(shù)據(jù)與核電

研究人員現(xiàn)在也在探索如何利用大數(shù)據(jù)評(píng)估和確定核電廠長(zhǎng)期運(yùn)行的可行性。大數(shù)據(jù)是一個(gè)術(shù)語(yǔ)，用于描述對(duì)非?？焖佟⑼鶎?shí)時(shí)收集的極為復(fù)雜且數(shù)量龐大的數(shù)據(jù)分析，以確定趨勢(shì)和模式，并預(yù)測(cè)結(jié)果和行為。

就核電廠長(zhǎng)期運(yùn)行而言，從運(yùn)行日志、反應(yīng)堆測(cè)量和報(bào)告事件等核電廠運(yùn)行情況中收集數(shù)百萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。通過使用核相關(guān)大數(shù)據(jù)軟件對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，研究人員可以利用模擬工具預(yù)測(cè)核電廠的系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)和部件在不同狀況下的老化情況，并確定哪些可能需要更換，以及需要進(jìn)行更換的大致時(shí)間。

“大數(shù)據(jù)不僅僅是未來(lái)，它正在發(fā)生，而且勢(shì)頭強(qiáng)勁?！盌ermarkar說(shuō)，“我們的核電廠正在進(jìn)行現(xiàn)代化改造，正在配備更多便攜式、易于安裝的儀器，以收集數(shù)據(jù)并及早預(yù)測(cè)問題，使我們能夠及早采取糾正行動(dòng)。我們看到實(shí)實(shí)在在的好處：我們的核電廠今天的性能比歷史上任何時(shí)候都要好?！?/p>

幫助各國(guó)實(shí)現(xiàn)核電廠的長(zhǎng)期運(yùn)行是原子能機(jī)構(gòu)工作的一部分。原子能機(jī)構(gòu)制定國(guó)際公認(rèn)的安全標(biāo)準(zhǔn)，通過技術(shù)出版物提供導(dǎo)則，例如通過《核電廠老化管理：國(guó)際通用老化經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)》出版物提供導(dǎo)則，以及通過長(zhǎng)期運(yùn)行安全問題同行評(píng)審工作組訪問共享專門知識(shí)。原子能機(jī)構(gòu)還為世界各地的營(yíng)運(yùn)者、監(jiān)管者和決策者討論經(jīng)驗(yàn)和共享良好實(shí)踐協(xié)調(diào)了一個(gè)工作組。

“長(zhǎng)期運(yùn)行的主要挑戰(zhàn)是保持最高的安全標(biāo)準(zhǔn)，并以經(jīng)濟(jì)的方式實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。”安特吉公司核電分公司許可證展期服務(wù)負(fù)責(zé)人、原子能機(jī)構(gòu)長(zhǎng)期運(yùn)行工作組組長(zhǎng)Garry G Young說(shuō)，“我們的工作組正在不斷探索如何確保高效和安全，并傳播在該領(lǐng)域取得的成果和進(jìn)展，使研究和發(fā)展對(duì)大家都是最有益的?！?/p>