中國核電閥門的發(fā)展

一、中國核電閥門的概況

　　核電閥門是指在核電站中核島N1、常規(guī)島CI和電站輔助設(shè)施BOP系統(tǒng)中使用的閥門。從安全級別上分為核安全Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、非核級。其中核安全Ⅰ級要求較高。核電閥門在核電站中是使用數(shù)量較多的介質(zhì)輸送控制設(shè)備，是核電站安全運行中的必不可少的重要組成部分。據(jù)統(tǒng)計一座具有兩臺100萬KW機組的核電站有各類閥門3萬臺。

　　目前全球共有447個核電機組正在運行，總裝機容量為3.8億KW，約占全球總發(fā)電量的16.2%。有17個國家核電站裝機容量占其本國總發(fā)電量的25%以上。其中法國占77%，韓國占38%，日本占36%，英國占28%，美國占20%。在所運行的核電機組中，50%以上為壓水堆，其次有重水堆、沸水堆、石墨堆、快中子增殖堆、高溫氣冷堆。

　　中國較早應(yīng)用核動力技術(shù)的領(lǐng)域是軍事工業(yè)。20世紀70年代初海軍排在頭一位的艘壓水堆核動力潛艇正式投入使用。從1985年我國自行設(shè)計建造秦山一期30萬KW核電機組以來，先后通過自主設(shè)計建造，引進國外技術(shù)方式又建了大亞灣秦山二期、秦山三期、嶺澳、田灣共6座核電站，共11臺核電機組投入運行，總裝機容量達到870萬KW。占全國發(fā)電裝機容量的2%。我國計劃到2020年核電裝機容量有4000萬KW的建成核電機組和1800萬在建核電機組，核電機組裝機容量占電力總裝機容量的比例將達到4%左右，即從現(xiàn)在起，平均每年至少建造兩個百萬KW的核電機組。已建成的核電站中，除秦山三期采用加拿大重水堆型外，其它均為壓水堆。由俄羅斯提供的田灣核電站單機功率參數(shù)較大，為106萬KW。中國原子能科學(xué)研究院、清華大學(xué)等單位建造的快中子增殖反應(yīng)堆，先進堆、高溫氣冷堆等在國內(nèi)尚屬研究試驗堆，取得經(jīng)驗后將擴大建造商業(yè)用堆。值得關(guān)注的是由美國西屋公司設(shè)計的超第三代壓水堆核電機組AP600、AP1000具有更高的運行安全性，其設(shè)計采用了非能動原理如重力、對流、冷凝等，用來做為安全系統(tǒng)中的驅(qū)動力，減少了電、液、氣等能動驅(qū)動力。同時閥門使用量減少50%，泵減少35%、電纜用量減少80%，抗震等級要求設(shè)備數(shù)量下降了45%，電站壽期可達60年（現(xiàn)為30～40年）。但這種核電站目前世界上還沒有建成運行的范例。我國目前也在進行第三代核電站的研究和實驗工作。

　　核電站中閥門的數(shù)量分布以大亞灣核電站為例，核島部分占43.5%、常規(guī)島部分占45%、輔助設(shè)施占11.5%。其核島部分使用的各類閥門共有1.3萬臺。

　　以閥門配置情況看,截止閥占33.6%，隔膜閥占26.2%、球閥占12.8%。這三項占核島閥門的72.6%。從安全等級分布看，核Ⅰ級的僅有2.3%、核Ⅱ、Ⅲ級的合計有52%，而非核級的占了45.7%。

　　核電閥門在核電站中的投資比例占核電站建成價的1.6%左右。按嶺澳兩臺百萬KW機組核電站建成價35億美元計算，閥門投資為0.56億美元，折合人民幣約4.6億元。按國家核電發(fā)展規(guī)劃，到2020年新建核電站中閥門總投資累計將達到70多億元人民幣（若將材料等物價上漲因素考慮在內(nèi)將達到近百億元人民幣）。

　　核電閥門的維修、更換費用在核電站維修總額中約占50%。一座具有兩臺百萬千瓦機組的核電站每年總維修費用將在1.35億元人民幣左右。閥門維修、更換費用每年達到約6700萬元人民幣。當我國運行的百萬千瓦核電機組裝機容量達到2000萬KW時，每年核電閥門的維修、更換費用就將達到6.7億元人民幣。

　　目前，我國核電站中使用的閥門，除秦山一期、二期中使用部分國產(chǎn)閥門外，其它核島和常規(guī)島部分所用閥門幾乎全部進口。這種狀況和國家到2020年發(fā)展核電的規(guī)劃，為中國的閥門行業(yè)提供了良好的發(fā)展機遇，同時也是對中國閥門行業(yè)的一個嚴峻的考驗。

二、中國核電閥門水平

　　目前，國內(nèi)已有19個企業(yè)獲得了國家核安全局頒發(fā)的民用核承壓設(shè)備設(shè)計和生產(chǎn)資格許可證，可設(shè)計和生產(chǎn)核級閥門。其設(shè)計、生產(chǎn)閥門的種類有閘閥、截止閥、止回閥、球閥、蝶閥、彈簧式安全閥、調(diào)節(jié)閥、節(jié)流閥、隔膜閥、波紋管截止閥等。這19個企業(yè)中具備設(shè)計生產(chǎn)核Ⅰ級閥門的企業(yè)有五家（沈高、中核蘇閥、大高、上閥、上海良工、）。國內(nèi)生產(chǎn)的供核電站用閥門大多是非核級和核Ⅱ、Ⅲ級閥門。

　　國內(nèi)核級閥門研制起步于60年代初。到目前，經(jīng)過幾十年的努力，國內(nèi)已形成了一定規(guī)模的核級閥門設(shè)計、實驗、制造、檢測能力，并為秦山核電站一期、二期建設(shè)提供了大量的核級和非核級閥門，為核電閥門國產(chǎn)化做出了重要貢獻。目前，國內(nèi)已成功研制生產(chǎn)了壓水堆核島核Ⅰ級電動閘閥、止回閥；核Ⅰ級電動波紋管截止閥、快中子增殖反應(yīng)堆用核Ⅱ級電動波紋管鈉截止閥等具有較高水平的核級閥門。同時隨著國家發(fā)展核電政策的引導(dǎo)，這種能力正在得到迅速的加強和擴大。以中核蘇閥科技實業(yè)有限公司、沈陽盛世高中壓閥門有限公司、大連大高閥門有限公司等為代表的一批老企業(yè)，正在通過加大技術(shù)改造投入、進行人員技術(shù)培訓(xùn)、消化吸收國外技術(shù)等措施提高企業(yè)核電閥門的設(shè)計、生產(chǎn)和實驗的水平以盡快適應(yīng)核電閥門國產(chǎn)化要求的步伐，滿足國家核電逐步國產(chǎn)化的需要。一批新興企業(yè)的企業(yè)家具有戰(zhàn)略眼光，不惜投入巨大的人力、物力，引進人才、上設(shè)備、上手段、上管理，取得了（或正在取得）設(shè)計生產(chǎn)核級閥門的資格。這些都是中國閥門行業(yè)發(fā)展中的輝煌成就和可喜之處，只要持續(xù)這種發(fā)展勢頭，必將在我國核電閥門實現(xiàn)國產(chǎn)化過程中結(jié)出碩果。

　　國內(nèi)核級閥門的設(shè)計、生產(chǎn)和實驗已經(jīng)具有一定的基礎(chǔ)，取得了一定的成績，發(fā)展前景看好。但我們也應(yīng)該清醒地認識到，由于國內(nèi)核電站閥門還存在著一些技術(shù)水平較低、質(zhì)量和可靠性不高等現(xiàn)象，在一定程度上影響核電閥門的國產(chǎn)化。核電站中核島、常規(guī)島的一些重要閥門如先導(dǎo)式安全閥、調(diào)節(jié)閥、主蒸氣隔離閥等國內(nèi)還不能提供成熟、可靠的產(chǎn)品。同時由于受國內(nèi)核電閥門的實驗測試手段所限，以及技術(shù)、管理等原因，核電閥門產(chǎn)品的可靠性數(shù)據(jù)少、自動控制水平低、產(chǎn)品的質(zhì)量不穩(wěn)定。核電是以安全可靠為排在頭一位的原則的。國內(nèi)核電閥門存在的問題，導(dǎo)致核電站業(yè)主不愿或不輕易采用國內(nèi)生產(chǎn)的核電閥門。這是我們各個閥門企業(yè)需要花大力氣才能解決的核電閥門產(chǎn)品技術(shù)水平和質(zhì)量這個根本問題，也是行業(yè)關(guān)注之處。需要在技術(shù)、人才、政策、軟件、硬件、管理諸方面采取措施才能加以解決。

三、核電閥門的發(fā)展看法

　　根據(jù)中國核電站發(fā)展的大好形勢和核電閥門發(fā)展的現(xiàn)狀，為實現(xiàn)核電快速發(fā)展，核電閥門國產(chǎn)化，沈陽盛世高中壓閥門有限公司的于國良總工程師認為中國的閥門企業(yè)、行業(yè)和國家應(yīng)采取措施解決影響核電閥門國產(chǎn)化的幾個問題：

1. 盡快補充完善我國的核電閥門的技術(shù)標準和規(guī)范。將現(xiàn)有的EJ、GB、按ASME、RCC-M標準補充完善，符合國情，提高可操作性，以利于國內(nèi)核電閥門在設(shè)計、選材制造、檢驗等各個環(huán)節(jié)上能夠達到國產(chǎn)化。

2. 整合中國閥門行業(yè)核電閥門的實驗、檢測和鑒定的設(shè)備和能力，資源共享，避免重復(fù)投資重復(fù)建設(shè)，加快核電閥門的研制速度。

3. 加強核電人才培養(yǎng)和引進核電技術(shù)的消化吸收，提高核電閥門的設(shè)計能力和水平。

4. 增加軟件和硬件投資，保證設(shè)計、制造手段先進，零部件加工和整機裝配質(zhì)量可靠。

5. 強化焊接、無損檢測、熱處理等特種工藝人員的培訓(xùn)考核。研究和采用先進的工藝技術(shù)，使零部件制造質(zhì)量達到設(shè)計圖樣和標準規(guī)范的要求。

6. 進行核安全意識方面的職工教育和培訓(xùn)，加強核電閥門的設(shè)計、制造全過程的質(zhì)量管理，提高管理水平。

 于國良 —沈陽盛世高中壓閥門有限公司 總工程師

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