中國核電閥門的技術(shù)現(xiàn)狀和展望

    隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，對中國能源行業(yè)提出了非常緊迫的要求。目前，從保證我國的能源安全、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、支持國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展等多方面迫切需要出發(fā)，我國已制訂立足于火電，大力發(fā)展水電，適度開發(fā)新型能源的政策，如核電和風(fēng)力發(fā)電等。中國核電的建設(shè)正從試驗性、補(bǔ)償性調(diào)整為向戰(zhàn)略性和進(jìn)取性的發(fā)展。這對于中國核電事業(yè)是一個極好的發(fā)展機(jī)會，而核電站閥門的巨大需求則給國內(nèi)外閥門生產(chǎn)廠商帶來了廣闊的市場前景。

一、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(yùn)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(jī)組的核電站有各類閥門3萬臺。

    目前全球共有447個核電機(jī)組正在運(yùn)行，總裝機(jī)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(jī)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(yùn)行的核電機(jī)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。

    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。核電閥門的維修、更換費(fèi)用一般占核電站維修總額中約占50%。而核電運(yùn)行成本包括投資成本、運(yùn)行維修成本和燃料成本三部分。其中投資成本一般占核電運(yùn)行成本的57%，運(yùn)行維修成本占29%，燃料成本占14%。而運(yùn)行成本中的大修費(fèi)（維修總額）占核電運(yùn)行成本的10%

二、中國核電閥門水平

    目前，中國已有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。

    中國核級閥門研制起步于60年代初，自從1985年我國自行設(shè)計開發(fā)建造秦山一期300MW壓水堆以來，先后通過自行設(shè)計開發(fā)、引進(jìn)國外技術(shù)等多種方式建造了秦山一期、大亞灣、秦山二期、秦山三期、嶺澳和田灣等6座核電站，總裝機(jī)容量達(dá)到870萬kW ，約占全國總發(fā)電能力的2%，并形成浙江秦山、廣東大亞灣、江蘇田灣三大核電基地。廣東大亞灣兩套機(jī)組采用法國技術(shù)和設(shè)備，秦山三期引進(jìn)加拿大重水堆機(jī)組，江蘇連云港田灣核電站用的是俄羅斯VVER堆。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。一批新興閥門企業(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(jìn)人才、上設(shè)備、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，必將在中國核電閥門實現(xiàn)國產(chǎn)化過程中結(jié)出碩果。

    目前，中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(jìn)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(jī)遇，同時也是對中國閥門行業(yè)的一個嚴(yán)峻的考驗。

    目前，國內(nèi)已成功研發(fā)了壓水堆核島核Ⅰ級電動閘閥、止回閥、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閥。

    中廣核與中核蘇閥、大連大高閥門、江蘇神通閥門簽署了《核電閥門國產(chǎn)化開發(fā)合作協(xié)議》，標(biāo)志著中廣核集團(tuán)與國內(nèi)閥門企業(yè)聯(lián)合研發(fā)核閥工作已全面啟動。

三、閥門行業(yè)存在的問題

      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。中國核電裝備制造業(yè)中的閥門行業(yè)，設(shè)計制造水平還遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家，各類閥門的可靠性和配套能力與國際水平仍有較大差距。特別是在核電站用閥門的設(shè)計和生產(chǎn)能力上與國外先進(jìn)水平差距很大。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。中國核電閥門存在的問題，導(dǎo)致核電站業(yè)主不輕易采用國內(nèi)生產(chǎn)的核電閥門。這是中國閥門企業(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。通過舉辦核電工業(yè)展覽會、多進(jìn)行技術(shù)交流，并需要在技術(shù)、人才、政策、軟件、硬件、管理諸方面采取措施才能加以解決。

  （1）核電站關(guān)鍵閥門是核電站的重要設(shè)備，長期以來，主要依賴進(jìn)口，國外一直對我國實行技術(shù)封鎖，以賺取高額的利潤，因而也成為制約中國核電國產(chǎn)化的瓶頸之一。 

  （2）重要的核電站閥門技術(shù)尚未突破。中國閥門行業(yè)已經(jīng)能夠生產(chǎn)核電站用核級閘閥、止回閥、蝶閥、球閥、隔膜閥等系列閥門。但配套閥門檔次不高，在技術(shù)層次上處于下游水平，而在主蒸氣隔離閥、大口徑安全閥（DN200mm）等技術(shù)含量高的閥門研制和生產(chǎn)上尚未取得重大突破。

  （3）核電閥門總體水平仍然落后于世界先進(jìn)水平。如智能型驅(qū)動機(jī)構(gòu)目前已較為普遍的應(yīng)用于國外的閥門行業(yè)，但在國內(nèi)還是空白。具備在線診斷能力的核級閘閥對于核電站的正常運(yùn)行和故障發(fā)現(xiàn)排除具有重要意義，但由于國內(nèi)自動控制水平的限制，國內(nèi)尚不能生產(chǎn)。

 （4）重要的配套裝置自動化程度低，可靠性差。對于核電站用閥門來說，在事故狀態(tài)下動作的及時準(zhǔn)確非常重要，如主蒸氣隔離閥按要求打開的時間僅為幾秒鐘，如果出現(xiàn)動作不及時或誤操作都將帶來嚴(yán)重的后果。因此，閥門驅(qū)動裝置的性能和質(zhì)量非常重要。而中國閥門配套用電動裝置控制水平低，與國外先進(jìn)水平差距較大。通用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制精度不高，動作不靈敏，與國外同類產(chǎn)品相比還有一定差距。

 （5）閥門制造工藝落后，管理薄弱，只有少數(shù)企業(yè)擁有部分?jǐn)?shù)控加工中心，勞動生產(chǎn)率低，生產(chǎn)周期長。

 （5）在核電閥門領(lǐng)域?qū)⒚媾R國際各大知名企業(yè)的有力競爭。國外研制和生產(chǎn)核電閥門已有近50余年的歷史，經(jīng)驗豐富，產(chǎn)品種類齊全，技術(shù)先進(jìn)，性能可靠，而且已成功應(yīng)用于國內(nèi)外數(shù)百個反應(yīng)堆上。

四、中國核電閥門的發(fā)展看法

請見沈高總工于國良的中國核電閥門的發(fā)展看法

五、中國核電閥門的展望

中國閥門行業(yè)得到了快速發(fā)展，現(xiàn)已基本形成人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計和制造較為完善的體系，除少數(shù)的特殊產(chǎn)品外，現(xiàn)有產(chǎn)品品種和數(shù)量基本上能滿足國民經(jīng)濟(jì)各部門的需要，具備很大的潛力和優(yōu)勢。

   （1）部分閥門我國擁有專利。如我國自行設(shè)計制造的核島（NI）用全封閉電動閘閥，該閥采用特制的電傳動裝置和旋轉(zhuǎn)一直線運(yùn)動傳動副，無填料，對于系統(tǒng)的安全運(yùn)行和簡化維護(hù)保養(yǎng)都有著積極的意義。

   （2）在跟蹤國外先進(jìn)技術(shù)上取得了一定進(jìn)展。我國已經(jīng)能夠設(shè)計和生產(chǎn)鈉冷快中子增殖堆用閥門，能夠為國外核電站檢修生產(chǎn)部分核級閥門。特別是在核電站反應(yīng)堆用余熱排出系統(tǒng)用低流阻閥門的研制和生產(chǎn)上取得了突破。

    （3）核電領(lǐng)域國產(chǎn)化程度不斷提高，對解決閥門配套能力有利。為降低核電造價，國家在核電產(chǎn)業(yè)政策上，積極推動各項重要設(shè)備的國產(chǎn)化工作，對于生產(chǎn)核電閥門企業(yè)來講，在爭取國家產(chǎn)業(yè)政策支持的基礎(chǔ)上，加大自主研發(fā)的力度，聯(lián)合各外協(xié)作廠家，可以在閥門驅(qū)動裝置、控制裝置和傳動裝置等方面取得突破，解決制約閥門整機(jī)性能提高的瓶頸問題。

   （4）閥門行業(yè)制造管理水平在逐年提高?，F(xiàn)在，很多中國閥門企業(yè)已不滿足于生產(chǎn)中低壓、自動化程度低的通用閥門，不滿足于粗放的生產(chǎn)管理方式。各企業(yè)都在通過不斷的進(jìn)行質(zhì)量體系認(rèn)證、國家核安全認(rèn)證等方式提高企業(yè)的質(zhì)量管理水平，通過不斷引進(jìn)新設(shè)備，如數(shù)控加工中心、自動焊生產(chǎn)線等提高閥門的加工制造能力，通過建立各型閥門的綜合測試中心、專用試驗回路，提高對安全閥、節(jié)流閥、疏水閥和減壓閥等特殊閥門的性能檢測水平。

   （5）隨著改革開放的不斷深入，我國閥門行業(yè)可以加強(qiáng)與國外核電閥門企業(yè)的合作，充分利用其先進(jìn)的技術(shù)、資金及管理等優(yōu)勢，提升自身的技術(shù)實力和管理水平，完善測試手段和檢驗方法，較終實現(xiàn)在我國核電閥門領(lǐng)域國產(chǎn)化的目標(biāo)。

2011年3月，國務(wù)院聽取應(yīng)對日本福島核電站核泄漏有關(guān)情況的匯報，決定調(diào)整核電規(guī)劃 暫停審批新項目，專家分析認(rèn)為，國務(wù)院的決定勢必將放緩核電裝機(jī)速度。如果核電發(fā)展放緩，則光伏、風(fēng)電、水電等其他新能源比例肯定會上升，因為中國到2020年可再生能源占比15%的目標(biāo)不會改變。

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