法国压水堆安注系统和余热排出系统的管道出现缺陷，EDF对正在实施的修复措施充满信心。该缺陷主要是由于应力腐蚀开裂引起，但近几个月来也遇到了热疲劳缺陷。

1、应力腐蚀开裂问题

位于法国西南部的西沃核电站首次出现SCC迹象(图源：EDF)

在1450 MW的西沃核电站1号机组(N4型)，其反应堆不锈钢安全系统管道中发现了应力腐蚀开裂(SCC)问题，在发现的18个月后，法国电力公司(EDF)相信其已经掌握了该问题的处理方法，尽管仍需要几年时间才能完全解决。

尽管今年早些时候检测到新开裂机制、SCC和热疲劳影响了原始施工期间修复的焊缝，但该公司最近预测，其今年核反应堆输出量为300-330 TWh，而2022年为279 TWh。

在对整个法国压水堆电厂的数百个此类焊缝进行检查，法国安全机构ASN表示，“在最近表征的主要缺陷中发现热疲劳缺陷，需要进一步分析，而这种损伤模式是不可预期的”。

最初的应力腐蚀开裂现象已被发现对EDF的大型反应堆影响最大，即1450 MW N4级系列(包括西沃核电站1号机组在内的四个反应堆机组)和1300 MW P’4级系列(12个反应堆)。

由于受影响系统的安全功能(安全注射系统(用于紧急情况下向堆芯注射含硼水)和余热排出系统(用于排出停堆反应堆产生的衰变热))，需要立即采取解决行动。两者都直接连接到包含燃料元件和加压水冷却剂的压力容器。

2、损失影响

SCC的位置(图源：ASN)

2021年10月首次发现的通用SCC导致的检查和维修中断，使EDF 2022年的核能产量减少了81.7 TWh。

为了满足需求，EDF不得不在价格非常高的时期在欧洲市场购买电力，这使该集团损失了约290亿欧元，并导致2022年创纪录的净亏损(Ebitda)达到179亿欧元。

在每10年进行一次的核电站强制性检查中，在安全系统内的管道内径上，超声波检测(UT)发现缺陷迹象，包括基底金属和焊缝附近。

缺陷的扩展是沿晶的(这种现象在美国被称为IGSCC)。UT检查最初是为了检验热疲劳裂纹的存在，这是不锈钢管线的常见问题;预计这些位置不会出现应力腐蚀开裂。

在西沃核电站发现后，EDF对其他三个N4机组(一个在西沃，两个在舒兹)进行了额外检查。

这些缺陷显示，在之前的十年一次的大修期间，在UT检查中被归类为虚假缺陷。

安注系统管道中的缺陷不会影响正常运行，但由于缺陷区域位于反应堆容器和第一个隔离阀之间，如果在注入冷水冷却堆芯的情况下管道破裂，可能导致冷却剂损失。

然而，EDF和安全部门都表示，即使故障管道出现故障，冗余系统也能确保反应堆冷却。

3、其他针对性检查

在彭里核电站1号和2号P’4级机组上也发现了SCC迹象。

EDF对调查结果的反应十分重视。

在发现第一个缺陷后，EDF切除了西沃核电站1号机组的所有四个弯管，并对其进行了破坏性检查和实验室分析。

与此同时，EDF在彭里(Penly)核电站1号机组也发现了类似的缺陷迹象，这是一台1300 MW的P’4级机组，正在经历第30年的大修。

在对这一现象进行初步分析后，EDF确定了12个被认为对SCC最敏感的反应堆——四个N4机组，加上彭里核电站1号和戈尔费什(Golfech)核电站1号机组(另一个P’4机组)以及另外六个1300 MW机组——并将其从电网中撤出进行检查。

3月29日，EDF负责SCC回收项目的核能部门副主任卡特莱特在巴黎举行的法国核能协会会议上表示，这些检查结果得出的结论是，开裂是由于热分层造成的。

热分层，即管线内较热和较冷流体的分离，在U形管道上产生了高应力，导致焊缝附近的弯管破裂。

卡特莱特说，分层产生了恒定和可变的应力，是“与几何形状相关的涡流穿透的结果”，即管道的布局。

卡特莱特表示，EDF选择的策略是“大规模预防性更换”P’4系列的敏感管段，并称其比其他替代方案“效率高得多”。

但IGSCC可能有多种原因，卡特莱特指出，在更换管段时，焊接参数也在“优化”，以最大限度地减少残余应力。

4、分析修复

EDF负责核能和热能发电的执行董事塞德里克·莱万多夫斯基在2022年10月的一次听证会上告诉法国议会技术评估办公室，EDF正在研究一种“叠加”修复方法，该方法是受邀审查其对SCC问题的国际专家提出的。

莱万多夫斯基还赞扬了那些挺身而出为EDF提供管道和熟练人力的承包商，包括意大利的锻造厂和铸造厂以及法国和北美的焊工。

卡特莱特说，截至3月底，对SCC现象最敏感的16个反应堆(4个N4和12个P'4)的处理(因为它们的管道布局)正在“进行或完成”。

他说，到目前为止，已经交付了450个弯管，安装了340个，更换了320米的直管段，并进行了200次实验室分析。

在必要时，EDF会对其机组中的所有56台压水堆机组进行检查和维修，该策略于去年7月获得了ASN的批准。

由于可以检测3cm管壁裂纹的新超声波技术的快速发展，EDF已开始检查相关电路，作为计划维护计划的一部分。

5、修补焊缝计划

今年发现的缺陷指示出现了一个不同的问题：它们位于不受热分层影响的直管段上。

EDF在3月6日发布的一份信息说明中表示，第一个是由SCC引起的非常深的缺陷，是在今年年初从彭里核电站1号机组上切割并分析的一个管段上发现的。第二个是在彭里2号机组的SIS管道上检测到的，深度为12mm。

这两个缺陷都比为这些管线计算的临界缺陷深。EDF表示，彭里核电站2号机组裂纹是由热疲劳引起的，卡特农(Cattenom)核电站3号机组管道上也发现了类似的缺陷迹象。

在3月14日发布的一份信息通知中，ASN报告称，彭里1号机组的SSC裂纹延伸超过了管道周长的四分之一，其最大深度为23 mm，管道壁厚为27 mm。

ASN总结道：“这种裂纹的存在意味着，该管道已没有强度。”并补充说，这些管线中的一条破裂要考虑在反应堆安全内。

作为ASN技术支持的辐射防护和核安全研究所，在3月16日的另一份信息说明中表示，受彭里1号机组深裂纹影响的焊缝，在反应堆的初始建造过程中已经修复了两次，第一次是为了纠正管段的对齐，第二次是为了修复焊接缺陷。

ASN表示，EDF正在对SIS和RHR系统的修复焊缝实施检查计划，150多个焊缝已通过实验室评估。

该公司表示，今年的检查计划将覆盖EDF的所有反应堆。

EDF的卡特莱特指出，EDF已经对其反应堆机组在施工阶段进行维修焊缝编制了“详尽的清单”，允许根据裂纹现象的易感性对其进行分类。

清单发现，SIS和RHR系统上共有320个焊缝在施工期间进行了修复。他说，其中69例被发现对SCC高度敏感，尤其是那些修复了两次的SCC。

在3月10日提交给ASN的一份修订后的战略中，提出了一个优先安排焊接检查和/或管道更换的时间表，以处理修复的焊接问题。

卡特莱特说，截至3月底，共有124个焊缝已被检查或注定要报废，因为它们位于计划进行预防性更换的P’4管道回路上。

他说，根据拟议的战略，到2023年底，92%“最敏感”焊缝和58%其他修复焊缝进行检查。

明年，将对100%的最敏感焊缝和87%的其他焊缝进行检查。

到2025年底，EDF的核电站上的所有修复焊缝都将接受检查，必要时更换管道。

6、重点检修

弗拉芒维尔电站

ASN在4月25日发布的一份信息说明中表示，已同意EDF的拟议战略，包括优先检查被认为最容易破裂的线路。

ASN表示，在做出这一决定之前的技术对话主要集中在两条不同辅助管道(即诺让核电站1号机组(1300 MW)和克律亚斯核电站2号机组(900 MW))焊接修复的反应堆上。

监管机构表示，在ASN的要求下，EDF对线路上的潜在缺陷进行了更详细的调查，并分析了同一反应堆上两条辅助线路同时破裂的安全后果。

ASN补充说，EDF已经实施了“补充操作措施”，旨在避免会给相关焊缝带来巨大压力的操作情况，以及在发生泄漏时快速检测泄漏的措施。

ASN表示，这些措施将持续到2023年9月诺让1号和克律亚斯2号机组的下一次计划停运。

在3月30日致EDF的一封信中，ASN指出，该公司已承诺向监管机构提交一份进一步的检查计划，涵盖包含修复焊缝的奥氏体钢生产线(安注系统和余热排出系统中的生产线除外)。

在信中的其他细节，ASN表示，其核压力设备咨询小组将于5月25日和26日举行会议，审议EDF的拟议战略，即在一个以上的运行周期内“按原样”维护有缺陷迹象的焊缝，即不修理或拆除管线。很明显，监管机构——谁承认。

EDF为应对开裂问题所做出大量努力，特别是快速开发了一种有效的无损检测(UT)工具，并且将继续密切关注该公司的维修和更换策略，以及其长期保持有缺陷指示的反应堆在线的理由。

7、定期检查的优势

法国贝尔维尔电站

这些意外现象的发现，引发了人们对美国供应商西屋公司在20世纪70年代和80年代对法国许可的反应堆设计所做的改变的质疑。

根据美国核管理委员会核反应堆监管部门Carol Moyer 2022年的一份报告，尽管通过UT在其中10台机组上发现了热疲劳裂纹，但在美国压水堆的类似焊缝中未检测到IGSCC。

但它也强调了对法国反应堆大军进行强制性定期深入检查的有效性。

在10年前的前几次检查中，裂纹迹象没有被注意到，因为检查技术不适用于检测不锈钢管线上的应力腐蚀开裂。

最初的SCC迹象首先在西沃1号机组第20年大修时发现，然后在P’4系列机组第30年大修期间发现。

EDF已经确定，其900 MW级反应堆系列的32个反应堆机组和P4系列的8个机组(帕卢埃尔电站、弗拉芒维尔电站和圣阿尔邦电站)的安全系统管道布局使其比最近的系列更不容易受到SCC的影响。

P4机组是根据西屋公司许可证首次按照1300 MW级设计建造的，随后是设计略有变化的P’4系列(贝尔维尔电站、卡特农电站、格尔费什电站、丰特奈德博瑟里电站和彭里电站)。据两位法国核工业资深人士透露，法国设计师曾被要求将生产线设计得更紧凑，以降低建筑成本。

再加上已经计划的十年一次的长时间大修停堆，与SCC相关的停机时间将EDF 2022年的发电量降至1992年以来的最低水平，为279 TWh(如前所述)，而2021年为360.7 TWh。

56台核发电机组中只有25台处于在线状态，由于发生SCC相关停运的反应堆错过了重启日期，公用事业公司难以实现机组重返电网的目标。

根据电网公司RTE的数据，SCC问题是导致2022年反应堆不可用的第二大因素，容量损失相当于10.2 GW。

计划维护造成了10.5 GW的容量损失，包括支持旧机组长期运行的主要计划，称为“大修”，涉及长时间停运。

由于新冠肺炎公司损失了2.8 GW，而其他各种原因导致3.9 GW的损失(包括约1%的干旱天气中的冷却水问题)，导致维修时间发生了变化。

总之，这些因素意味着EDF 2022年的平均可用容量只有34.1 GW，而标称容量为61.4 GW。

EDF表示，2023年第一季度，核电的可用性继续受到影响，截至3月31日，可用容量与2022年同期相比下降了7.4%。截至5月10日，所有N4机组都已恢复运行。