法國壓水堆安注系統和余熱排出系統的管道出現缺陷，EDF對正在實施的修復措施充滿信心。該缺陷主要是由于應力腐蝕開裂引起，但近幾個月來也遇到了熱疲勞缺陷。

1、應力腐蝕開裂問題

位于法國西南部的西沃核電站首次出現SCC跡象(圖源：EDF)

在1450 MW的西沃核電站1號機組(N4型)，其反應堆不銹鋼安全系統管道中發現了應力腐蝕開裂(SCC)問題，在發現的18個月后，法國電力公司(EDF)相信其已經掌握了該問題的處理方法，盡管仍需要幾年時間才能完全解決。

盡管今年早些時候檢測到新開裂機制、SCC和熱疲勞影響了原始施工期間修復的焊縫，但該公司最近預測，其今年核反應堆輸出量為300-330 TWh，而2022年為279 TWh。

在對整個法國壓水堆電廠的數百個此類焊縫進行檢查，法國安全機構ASN表示，“在最近表征的主要缺陷中發現熱疲勞缺陷，需要進一步分析，而這種損傷模式是不可預期的”。

最初的應力腐蝕開裂現象已被發現對EDF的大型反應堆影響最大，即1450 MW N4級系列(包括西沃核電站1號機組在內的四個反應堆機組)和1300 MW P’4級系列(12個反應堆)。

由于受影響系統的安全功能(安全注射系統(用于緊急情況下向堆芯注射含硼水)和余熱排出系統(用于排出停堆反應堆產生的衰變熱))，需要立即采取解決行動。兩者都直接連接到包含燃料元件和加壓水冷卻劑的壓力容器。

2、損失影響

SCC的位置(圖源：ASN)

2021年10月首次發現的通用SCC導致的檢查和維修中斷，使EDF 2022年的核能產量減少了81.7 TWh。

為了滿足需求，EDF不得不在價格非常高的時期在歐洲市場購買電力，這使該集團損失了約290億歐元，并導致2022年創紀錄的凈虧損(Ebitda)達到179億歐元。

在每10年進行一次的核電站強制性檢查中，在安全系統內的管道內徑上，超聲波檢測(UT)發現缺陷跡象，包括基底金屬和焊縫附近。

缺陷的擴展是沿晶的(這種現象在美國被稱為IGSCC)。UT檢查最初是為了檢驗熱疲勞裂紋的存在，這是不銹鋼管線的常見問題;預計這些位置不會出現應力腐蝕開裂。

在西沃核電站發現后，EDF對其他三個N4機組(一個在西沃，兩個在舒茲)進行了額外檢查。

這些缺陷顯示，在之前的十年一次的大修期間，在UT檢查中被歸類為虛假缺陷。

安注系統管道中的缺陷不會影響正常運行，但由于缺陷區域位于反應堆容器和第一個隔離閥之間，如果在注入冷水冷卻堆芯的情況下管道破裂，可能導致冷卻劑損失。

然而，EDF和安全部門都表示，即使故障管道出現故障，冗余系統也能確保反應堆冷卻。

3、其他針對性檢查

在彭里核電站1號和2號P’4級機組上也發現了SCC跡象。

EDF對調查結果的反應十分重視。

在發現第一個缺陷后，EDF切除了西沃核電站1號機組的所有四個彎管，并對其進行了破壞性檢查和實驗室分析。

與此同時，EDF在彭里(Penly)核電站1號機組也發現了類似的缺陷跡象，這是一臺1300 MW的P’4級機組，正在經歷第30年的大修。

在對這一現象進行初步分析后，EDF確定了12個被認為對SCC最敏感的反應堆——四個N4機組，加上彭里核電站1號和戈爾費什(Golfech)核電站1號機組(另一個P’4機組)以及另外六個1300 MW機組——并將其從電網中撤出進行檢查。

3月29日，EDF負責SCC回收項目的核能部門副主任卡特萊特在巴黎舉行的法國核能協會會議上表示，這些檢查結果得出的結論是，開裂是由于熱分層造成的。

熱分層，即管線內較熱和較冷流體的分離，在U形管道上產生了高應力，導致焊縫附近的彎管破裂。

卡特萊特說，分層產生了恒定和可變的應力，是“與幾何形狀相關的渦流穿透的結果”，即管道的布局。

卡特萊特表示，EDF選擇的策略是“大規模預防性更換”P’4系列的敏感管段，并稱其比其他替代方案“效率高得多”。

但IGSCC可能有多種原因，卡特萊特指出，在更換管段時，焊接參數也在“優化”，以最大限度地減少殘余應力。

4、分析修復

EDF負責核能和熱能發電的執行董事塞德里克·萊萬多夫斯基在2022年10月的一次聽證會上告訴法國議會技術評估辦公室，EDF正在研究一種“疊加”修復方法，該方法是受邀審查其對SCC問題的國際專家提出的。

萊萬多夫斯基還贊揚了那些挺身而出為EDF提供管道和熟練人力的承包商，包括意大利的鍛造廠和鑄造廠以及法國和北美的焊工。

卡特萊特說，截至3月底，對SCC現象最敏感的16個反應堆(4個N4和12個P'4)的處理(因為它們的管道布局)正在“進行或完成”。

他說，到目前為止，已經交付了450個彎管，安裝了340個，更換了320米的直管段，并進行了200次實驗室分析。

在必要時，EDF會對其機組中的所有56臺壓水堆機組進行檢查和維修，該策略于去年7月獲得了ASN的批準。

由于可以檢測3cm管壁裂紋的新超聲波技術的快速發展，EDF已開始檢查相關電路，作為計劃維護計劃的一部分。

5、修補焊縫計劃

今年發現的缺陷指示出現了一個不同的問題：它們位于不受熱分層影響的直管段上。

EDF在3月6日發布的一份信息說明中表示，第一個是由SCC引起的非常深的缺陷，是在今年年初從彭里核電站1號機組上切割并分析的一個管段上發現的。第二個是在彭里2號機組的SIS管道上檢測到的，深度為12mm。

這兩個缺陷都比為這些管線計算的臨界缺陷深。EDF表示，彭里核電站2號機組裂紋是由熱疲勞引起的，卡特農(Cattenom)核電站3號機組管道上也發現了類似的缺陷跡象。

在3月14日發布的一份信息通知中，ASN報告稱，彭里1號機組的SSC裂紋延伸超過了管道周長的四分之一，其最大深度為23 mm，管道壁厚為27 mm。

ASN總結道：“這種裂紋的存在意味著，該管道已沒有強度。”并補充說，這些管線中的一條破裂要考慮在反應堆安全內。

作為ASN技術支持的輻射防護和核安全研究所，在3月16日的另一份信息說明中表示，受彭里1號機組深裂紋影響的焊縫，在反應堆的初始建造過程中已經修復了兩次，第一次是為了糾正管段的對齊，第二次是為了修復焊接缺陷。

ASN表示，EDF正在對SIS和RHR系統的修復焊縫實施檢查計劃，150多個焊縫已通過實驗室評估。

該公司表示，今年的檢查計劃將覆蓋EDF的所有反應堆。

EDF的卡特萊特指出，EDF已經對其反應堆機組在施工階段進行維修焊縫編制了“詳盡的清單”，允許根據裂紋現象的易感性對其進行分類。

清單發現，SIS和RHR系統上共有320個焊縫在施工期間進行了修復。他說，其中69例被發現對SCC高度敏感，尤其是那些修復了兩次的SCC。

在3月10日提交給ASN的一份修訂后的戰略中，提出了一個優先安排焊接檢查和/或管道更換的時間表，以處理修復的焊接問題。

卡特萊特說，截至3月底，共有124個焊縫已被檢查或注定要報廢，因為它們位于計劃進行預防性更換的P’4管道回路上。

他說，根據擬議的戰略，到2023年底，92%“最敏感”焊縫和58%其他修復焊縫進行檢查。

明年，將對100%的最敏感焊縫和87%的其他焊縫進行檢查。

到2025年底，EDF的核電站上的所有修復焊縫都將接受檢查，必要時更換管道。

6、重點檢修

弗拉芒維爾電站

ASN在4月25日發布的一份信息說明中表示，已同意EDF的擬議戰略，包括優先檢查被認為最容易破裂的線路。

ASN表示，在做出這一決定之前的技術對話主要集中在兩條不同輔助管道(即諾讓核電站1號機組(1300 MW)和克律亞斯核電站2號機組(900 MW))焊接修復的反應堆上。

監管機構表示，在ASN的要求下，EDF對線路上的潛在缺陷進行了更詳細的調查，并分析了同一反應堆上兩條輔助線路同時破裂的安全后果。

ASN補充說，EDF已經實施了“補充操作措施”，旨在避免會給相關焊縫帶來巨大壓力的操作情況，以及在發生泄漏時快速檢測泄漏的措施。

ASN表示，這些措施將持續到2023年9月諾讓1號和克律亞斯2號機組的下一次計劃停運。

在3月30日致EDF的一封信中，ASN指出，該公司已承諾向監管機構提交一份進一步的檢查計劃，涵蓋包含修復焊縫的奧氏體鋼生產線(安注系統和余熱排出系統中的生產線除外)。

在信中的其他細節，ASN表示，其核壓力設備咨詢小組將于5月25日和26日舉行會議，審議EDF的擬議戰略，即在一個以上的運行周期內“按原樣”維護有缺陷跡象的焊縫，即不修理或拆除管線。很明顯，監管機構——誰承認。

EDF為應對開裂問題所做出大量努力，特別是快速開發了一種有效的無損檢測(UT)工具，并且將繼續密切關注該公司的維修和更換策略，以及其長期保持有缺陷指示的反應堆在線的理由。

7、定期檢查的優勢

法國貝爾維爾電站

這些意外現象的發現，引發了人們對美國供應商西屋公司在20世紀70年代和80年代對法國許可的反應堆設計所做的改變的質疑。

根據美國核管理委員會核反應堆監管部門Carol Moyer 2022年的一份報告，盡管通過UT在其中10臺機組上發現了熱疲勞裂紋，但在美國壓水堆的類似焊縫中未檢測到IGSCC。

但它也強調了對法國反應堆大軍進行強制性定期深入檢查的有效性。

在10年前的前幾次檢查中，裂紋跡象沒有被注意到，因為檢查技術不適用于檢測不銹鋼管線上的應力腐蝕開裂。

最初的SCC跡象首先在西沃1號機組第20年大修時發現，然后在P’4系列機組第30年大修期間發現。

EDF已經確定，其900 MW級反應堆系列的32個反應堆機組和P4系列的8個機組(帕盧埃爾電站、弗拉芒維爾電站和圣阿爾邦電站)的安全系統管道布局使其比最近的系列更不容易受到SCC的影響。

P4機組是根據西屋公司許可證首次按照1300 MW級設計建造的，隨后是設計略有變化的P’4系列(貝爾維爾電站、卡特農電站、格爾費什電站、豐特奈德博瑟里電站和彭里電站)。據兩位法國核工業資深人士透露，法國設計師曾被要求將生產線設計得更緊湊，以降低建筑成本。

再加上已經計劃的十年一次的長時間大修停堆，與SCC相關的停機時間將EDF 2022年的發電量降至1992年以來的最低水平，為279 TWh(如前所述)，而2021年為360.7 TWh。

56臺核發電機組中只有25臺處于在線狀態，由于發生SCC相關停運的反應堆錯過了重啟日期，公用事業公司難以實現機組重返電網的目標。

根據電網公司RTE的數據，SCC問題是導致2022年反應堆不可用的第二大因素，容量損失相當于10.2 GW。

計劃維護造成了10.5 GW的容量損失，包括支持舊機組長期運行的主要計劃，稱為“大修”，涉及長時間停運。

由于新冠肺炎公司損失了2.8 GW，而其他各種原因導致3.9 GW的損失(包括約1%的干旱天氣中的冷卻水問題)，導致維修時間發生了變化。

總之，這些因素意味著EDF 2022年的平均可用容量只有34.1 GW，而標稱容量為61.4 GW。

EDF表示，2023年第一季度，核電的可用性繼續受到影響，截至3月31日，可用容量與2022年同期相比下降了7.4%。截至5月10日，所有N4機組都已恢復運行。

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