台电炉心燃料营运策略.doc

PAGE 10 PAGE 1 台電爐心燃料營運策略 壹、前言 核發處王德義 雖然核能產業經30年發展已進入成熟期，但在燃煤與燃油競爭，加上核能安全、環保要求不斷提高的情形下，核能界不得不尋求更經濟更有效率的產品和技術。核燃料與爐心設計快速發展，以追求更高的經營效能，例如BWR燃料設計從6＊6演進到10＊10，運轉週期從12個月到24個月，平均批次燃耗從30GWD/MT到50GWD/MT，平均鈾濃縮從2％到5％，發電容量因素從50％到93％，加上在美國蔚為風潮的提昇率等，其演進和改變幅度不可謂不大。因此今天核燃料營運面臨了新的局面和挑戰。燃料營運的本質是要從安全、工程、運轉和經濟等各層面，將各種相關參數做最好的管理和運用。安全餘裕管理、燃料可靠度、燃料束彎曲、控制棒無法全入、軸向功率異常、停機餘裕事件等都是核燃料營運的範疇。面對愈趨複雜的燃料和爐心設計，核電業主有必要建立處理能力和自主權，從重視每一個與安全、經濟、運轉息息相關的填換爐心設計開始，發展全方位處理能力。本文將台電公司在核燃料營運方面的規劃和做法一回顧和展望，期能抛磚引玉，引起大家的重視。 貳、台電燃料營運策略的主要目標 過去20年來，台電遭逢許多燃料相關問題，包括：控制棒葉片出現裂痕，燃料受損，冷爐停機餘裕不足，週期能量短缺，預定退出燃料又放入下週期中使用…等等，透過經驗累積，台電建立其短程與長程燃料營運計劃。 核燃料營運（包括核燃料設計及爐心設計）最終的目的很明確，在提供核能機組穩定充足的電源，使機組能安全順利發電；爐內燃料破損，可能造成的影響包括現場輻射增加，機組降載或停機檢查，衍生發電損失及費用增加，甚至可能因媒體喧染而變成更大事件，核燃料零破損為核能工業界（包括電力公司與燃料製造廠家）共同追求的目標。台電的爐心燃料營運策略，建立以安全為主軸，以核燃料零破損率（Zero Defect）做為燃料營運的首要目標，並以放寛廠運轉限制、增加運轉彈性及提高核燃料的使用率（燃料效益）為次要目標，此兩個目標一直為台電燃料營運策略努力的方向。為達成兩大目標，台電以燃料可靠度指標（FRI）做為年度核能電廠績效指標的評分標準之一。過去台電爐心燃料營運策略作重大變更時應遵循的規則摘要說明如下： 一、穩重的，安全目標： 凡事多參考業界經驗，成功的經驗要搜集參考，失敗經驗則做為殷鑑，能不當先鋒最好，沿著前人的腳步前進，可多一分成功的保證。 二、成熟的產品或技術（proven products or proven technology）： 選擇燃料與爐心設計相關產品的先決條件是成熟的產品或技術，例如在採購核燃料的招標規範上，要求至少要有一個週期的運轉實績，我們不願做第一個使用者，台電要求該產品或技術要有使用經驗，如有該國核能管制機關的品質驗證更好。 三、保守性、循序漸進： 如燃料燃耗採漸進式增加，要求燃料出更多力的同時，要適當做熱餘裕管理，各項安全參數及熱限值均應留有適當的餘裕（margin），為可能潛在問題的解決預留彈性空間。 四、漸進，一次一種： 即使引進是已相當成熟的技術或產品，也最好採漸進方式。若非絕對必要，一個週期最好只做一項重大變更。因為設計變更涉及的界面很多，若進行太複雜的變革，很容易有掛萬漏一之失；另方面，一次引進多種變更，對爐心之綜合影響會如何，未必能由他廠的經驗可以得到借鏡。 五、採試用方法： 如正式換用新的爐心監測軟體前，先進行一段時間新舊軟體的平行測試，可以熟悉新軟體的使用方式並確認其正確性等。 六、第一次時多留安全餘裕： 無論如何，第一次引進新的變革時，當週期的爐心設計宜多留一些餘裕，以俾始料未及之事故發生時，仍有應變彈性。 七、建立提升自主或本土技術： 技術不能完全倚賴或信賴廠家，台電應至少具有審查廠家技術的能力，才不致被廠家牽著鼻子走或事故發生時，廠家的協助解決可能緩不濟急而得付出相當的代價，建立一定程度之事故分析能力是必要的。核燃料營運相關技術，具高度專業性，台電需要與核研所繼續合作。 過去十年來，全世界燃料績效良好，而台電的核燃料績效優於世界平均水準，主要歸功於好的燃料設計製造品質、電廠運轉及燃料營運策略，茲將燃料營運策略執行分成核燃料完整性作法與爐心設計審查兩部份說明如下： 一、確保核燃料完整性的策略： （一）採購具有運轉實績的核燃料設計產品，如前述對Proven Product的要求。 （二）台電派員至燃料廠家執行燃料製造稽查，督促廠家提昇其製造品質。過去4~5年來，因核能不景氣，迫使燃料廠家裁員，進行合併，產品製造外包等，造成廠家專業能力減弱，產品設計製造品質降低，此種現象已為全世界核能業界所警覺，並提示電力公司應採因應措施的建議，包括加強燃料設計，製造品質稽查，並擴大範