1、庫博格核電站
南非的庫博格核電站
最近，南非出現(xiàn)了大面積停電事件，促使人們重新評估南非唯一一座在運核電站——位于開普敦附近的庫博格(Koeberg)核電站的維修、翻新和維護計劃。
庫博格核電站的兩個機組設(shè)施提供了全國約5%的電力，目前也是南非和非洲大陸唯一運行的反應(yīng)堆。
盡管核電機組在維持電網(wǎng)穩(wěn)定方面發(fā)揮著重要作用，但自年初以來，該核電站只有一臺機組或一半容量在運行。
庫博格核電站1號和2號機組都是壓水堆(PWR)。1號機組于1976年開始建設(shè)，1984年7月開始商業(yè)運營。
2號機組1976年啟動建設(shè)，1985年11月開始商業(yè)運營，比1號機組晚了一年才開始。
1號機組和2號機組的凈容量分別為924 MWe和930 MWe。
南非國有電力公司Eskom負責運營和維護反應(yīng)堆，今年，作為計劃維修和維護計劃的一部分，這兩個反應(yīng)堆都將關(guān)閉。
2號機組的計劃大修，是自調(diào)試以來的第25次換料大修，于1月18日開始，最初預(yù)計為持續(xù)155天。
該維修方案還包括更換該機組的三臺蒸汽發(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始之前，Eskom和總承包商法馬通(Framatome)(現(xiàn)為阿海琺(Areva))進行了最終審查，以確保蒸汽發(fā)生器更換工作及時完成，同時確保工程質(zhì)量水平。
審查的結(jié)論是，該機組很可能在冬季需求高峰期之前無法恢復(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首席運營官Jan Oberholzer在一份聲明中解釋說：“在開始切割管道之前，我們進行了一次最終審查，以確保蒸汽發(fā)生器更換工作能夠按照預(yù)期質(zhì)量水平和大修計劃完成。但得出結(jié)論是，繼續(xù)這項工作風險太大。”
由于反應(yīng)堆可能比計劃的2022年6月晚恢復(fù)使用，并且如果是這種情況，會對消費者和企業(yè)造成嚴重影響，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。
目前計劃于2023年8月進行。
Eskom堅持認為，這些延期任務(wù)不會影響電廠的安全運行，因為蒸汽發(fā)生器將作為標準換料大修的一部分進行一系列檢查和完整性測試。
正如Eskom首席核官Riedewan Barkadien后來解釋的那樣：“我們已經(jīng)將發(fā)電機的更換轉(zhuǎn)移到了一個更適合Eskom的窗口”。
雖然當前大修的第一階段按計劃進行，包括更換燃料和定期維護，但該項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)場提供資源的能力。
3、庫博格LTO計劃
高峰能源需求促使人們重新考慮庫博格計劃(圖源：Shutterstock.com)
2號機組的工作最初計劃在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，因為NEI方面的工作。2號機組在1月份換料和維護停堆之前已連續(xù)發(fā)電454天，沒有中斷。
每座反應(yīng)堆重約380噸，長約20米，蒸汽發(fā)生器的更換是一項12億美元的長期計劃的重要組成部分，該計劃旨在將核電站反應(yīng)堆的運行壽命分別延長20年。
原始發(fā)電機采用易開裂的U形管。一旦被移除，它們將臨時儲存在現(xiàn)場，最終在北開普省Vaalputs放射性廢物儲存設(shè)施“作為完整和密封單元”進行處置。
據(jù)報道，儲存舊蒸汽發(fā)生器的現(xiàn)場設(shè)施尚未準備就緒，這是改變時間表的原因之一。
雖然延遲不會對壽命延長計劃產(chǎn)生實質(zhì)性影響，但它確實縮小了完成工作的可用窗口。
庫博格核電站目前的1號機組運行許可證將于2024年到期，2號機組將于2025年到期。
兩臺機組的蒸汽發(fā)生器更換是國家核監(jiān)管局(NNR)批準延長運行許可證所需的升級之一。
庫博格長期運營(LTO)計劃是一系列活動，將使庫博格運營至2045年。
該計劃將與支持文件一起提交給NNR進行評估，Eskom計劃在2022年6月之前提交所需的支持文件。
作為庫博格LTO計劃審查的一部分，國際原子能機構(gòu)(IAEA)10人團隊在2022年3月進行了LTO(SALTO)安全方面的審查。
“我們觀察到，盡管存在許多挑戰(zhàn)，自2015年第一次SALTO任務(wù)以來，電廠在老化管理活動和安全LTO準備方面取得了進展。”團隊負責人Gabor Petofi說，他是IAEA的高級核安全官員。
庫博格管理層還要求IAEA在2024年安排一次后續(xù)訪問。
“Eskom已將IAEA的一些標準和指南納入其政策和程序，并為延長壽命制定了一個強有力的框架。”Barkadien說。
南非礦產(chǎn)和能源部核安全與技術(shù)首席主任Katse Maphoto在一份聲明中強調(diào)了庫博格LTO從國家能源安全和電網(wǎng)平衡角度的重要性：“政府仍然樂觀地認為，LTO項目將從IAEA的任務(wù)建議中受益匪淺，以使電站達到最高安全水平。”
南非政府此前表示了對核能未來的堅定承諾。除了2019年10月的庫博格LTO，該國還概述了到2030年建設(shè)1 GW新核容量的計劃。
庫博格核電站1號機組目前計劃在9月份關(guān)閉，以進行年度燃料添加和維護計劃，該機組上的蒸汽發(fā)生器更換將按計劃從2022年10月開始。這也是在冬季高峰期之后，計劃為類似的155天大修，該機組反應(yīng)堆壓力容器封頭在幾年前已經(jīng)更換。
4、供應(yīng)商
阿海琺是庫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海琺，該合同后來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年開始。其中三臺蒸汽發(fā)生器已經(jīng)完成制造，其余三臺進展良好。
去年8月，總部位于美國的雅各布斯(Jacobs)公司宣布，該公司已被選中，進行必要的工程改造，為安裝六臺替代蒸汽發(fā)生器做準備。
雅各布斯負責與二次汽輪機系統(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)場腳手架、索具和絕緣層;船舶改裝和加固;以及更換強制空氣冷卻器單元。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)高級副總裁凱倫·維梅爾特(Karen Wiemelt)說：“該項目對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。”
他補充說：“我們還有一種新的設(shè)計，安裝了一個獨立的密封冷卻系統(tǒng)和一個獨立電源系統(tǒng)。”
2017年3月，總部位于加拿大的L3 MAPPS贏得了一份合同，升級庫博格核電站的兩臺模擬器，考慮到新蒸汽發(fā)生器將對電廠性能帶來的變化。這兩臺模擬器將從PC/Linux模擬服務(wù)器切換到運行最新Orchid模擬環(huán)境的基于PC/Windows的計算機。
反應(yīng)堆堆芯模型也將被替換。2013年，L3 MAPPS完成了電廠原始模擬器的升級工作，并在現(xiàn)場調(diào)試了第二臺全范圍模擬器。這項工作是根據(jù)2009年簽署的合同進行的。
與此同時，7月，有消息稱，Barkadien已遞交辭呈，將加入加拿大的一家核能公司。
前庫博格核電站經(jīng)理基思·費瑟斯通(Keith Featherstone)將擔任首席核官一職，同時招募一名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所方面發(fā)揮了作用。因此，辭職的決定絕非易事。” Barkadien說。
在一項相關(guān)發(fā)展中，現(xiàn)任代理電站總經(jīng)理Nomawethu Mtwebana將在2號機組大修完成后臨時加入世界核運營商協(xié)會(WANO)。Mahesh Valaitham將成為庫博格核電站的代理總經(jīng)理。
5、電力供應(yīng)緊張
庫博格核電站2號機組恢復(fù)使用，將有助于降低Eskom發(fā)電機組的其余部分的壓力，并將降低冬季進一步甩負荷的風險。
甩負荷增加的原因是電廠計劃外故障水平較高，截至2022年3月，平均占機組的26%。在此期間，能源可用系數(shù)(EAF)平均為62%。
Eskom的Oberholzer說：“計劃維護是Eskom試圖為一個被忽視的電廠帶來可靠性和可預(yù)測性的唯一武器。”
他強調(diào)了維護其大型發(fā)電機組的挑戰(zhàn)。事實上，在夏季，約有12%的總發(fā)電容量已離線進行計劃維護，為冬季高峰需求期做準備。
庫博格核電站2號機組的恢復(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，限制甩負荷需求。
在此之前，南非國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段，因為容量限制要求其實施甩負荷作為保護國家電網(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日電廠可用性較低，減負荷已實施32天，比2021同期發(fā)生的26天減負荷多6天。
