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中國核電站發展的形勢與核電閥門發展的現狀
 

一、中國核電閥門的概況

118期p3试机号是指在核電站中核島 N1、常規島 CI 和電站輔助設施 BOP 系統中使用的閥門。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級要求最高。核電閥門在核電站中是使用數量較多的介質輸送控制設備,是核電站安全運行中的必不可少的重要組成部分。據統計一座具有兩臺 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,約占全球總發電量的 16.2%。有 17 個國家核電站裝機容量占其本國總發電量的 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。

中國最早應用核動力技術的領域是軍事工業。20 世紀 70 年代初海軍第一艘壓水堆核動力潛艇正式投入使用。從 1985 年我國自行設計建造秦山一期 30 萬 KW 核電機組以來,先后通過自主設計建造,引進國外技術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最大,為 106 萬 KW。中國原子能科學研究院、清華大學等單位建造的快中子增殖反應堆,先進堆、高溫氣冷堆等在國內尚屬研究試驗堆,取得經驗后將擴大建造商業用堆。值得關注的是由美國西屋公司設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,用來做為安全系統中的驅動力,大大減少了電、液、氣等能動驅動力。同時閥門使用量減少 50%,泵減少 35%、電纜用量減少 80%,抗震等級要求設備數量下降了 45%,電站壽期可達 60 年(現為 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。

核電站中閥門的數量分布以大亞灣核電站為例,核島部分占 43.5%、常規島部分占 45%、輔助設施占 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。按國家核電發展規劃,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閥門外,其它核島和常規島部分所用閥門幾乎全部進口。這種狀況和國家到 2020 年發展核電的規劃,為中國的閥門行業提供了良好的發展機遇,同時也是對中國閥門行業的一個嚴峻的考驗。

二、中國核電閥門水平

目前,國內已有 19 個企業獲得了國家核安全局頒發的民用核承壓設備設計和生產資格許可證,可設計和生產核級閥門。其設計、生產閥門的種類有閘閥、截止閥、止回閥、球閥、蝶閥、彈簧式安全閥、調節閥、節流閥、隔膜閥、波紋管截止閥等。這 19 個企業中具備設計生產核Ⅰ級閥門的企業有五家(沈高、中核蘇閥、大高、上閥、上海良工、)。國內生產的供核電站用閥門大多是非核級和核Ⅱ、Ⅲ級閥門。

國內核級閥門研制起步于 60 年代初。到目前,經過幾十年的努力,國內已形成了一定規模的核級閥門設計、實驗、制造、檢測能力,并為秦山核電站一期、二期建設提供了大量的核級和非核級閥門,為核電閥門國產化做出了重要貢獻。目前,國內已成功研制生產了壓水堆核島核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。同時隨著國家發展核電政策的引導,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,正在通過加大技術改造投入、進行人員技術培訓、消化吸收國外技術等措施提高企業核電閥門的設計、生產和實驗的水平以盡快適應核電閥門國產化要求的步伐,滿足國家核電逐步國產化的需要。一批新興企業的企業家具有戰略眼光,不惜投入巨大的人力、物力,引進人才、上設備、上手段、上管理,取得了(或正在取得)設計生產核級閥門的資格。這些都是中國閥門行業發展中的輝煌成就和可喜之處,只要持續這種發展勢頭,必將在我國核電閥門實現國產化過程中結出碩果。

國內核級閥門的設計、生產和實驗已經具有一定的基礎,取得了一定的成績,發展前景看好。但我們也應該清醒地認識到,由于國內核電閥門還存在著一些技術水平較低、質量和可靠性不高等現象,在一定程度上影響核電閥門的國產化。核電站中核島、常規島的一些重要閥門如先導式安全閥、調節閥、主蒸氣隔離閥等國內還不能提供成熟、可靠的產品。同時由于受國內核電閥門的實驗測試手段所限,以及技術、管理等原因,核電閥門產品的可靠性數據少、自動控制水平低、產品的質量不穩定。核電是以安全可靠為第一原則的。國內核電閥門存在的問題,導致核電站業主不愿或不輕易采用國內生產的核電閥門。這是我們各個閥門企業需要花大力氣才能解決的核電閥門產品技術水平和質量這個根本問題,也是行業關注之處。需要在技術、人才、政策、軟件、硬件、管理諸方面采取措施才能加以解決。

三、核電閥門的發展看法

根據中國核電站發展的大好形勢和核電閥門發展的現狀,為實現核電快速發展,核電閥門國產化,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、行業和國家應采取措施解決影響核電閥門國產化的幾個問題:

  1. 盡快補充完善我國的核電閥門的技術標準和規范。將現有的 EJ、GB、按 ASME、RCC-M 標準補充完善,符合國情,提高可操作性,以利于國內核電閥門在設計、選材制造、檢驗等各個環節上能夠達到國產化。
  2. 整合中國閥門行業核電閥門的實驗、檢測和鑒定的設備和能力,資源共享,避免重復投資重復建設,加快核電閥門的研制速度。
  3. 加強核電人才培養和引進核電技術的消化吸收,提高核電閥門的設計能力和水平。
  4. 增加軟件和硬件投資,保證設計、制造手段先進,零部件加工和整機裝配質量可靠。
  5. 強化焊接、無損檢測、熱處理等特種工藝人員的培訓考核。研究和采用先進的工藝技術,使零部件制造質量達到設計圖樣和標準規范的要求。
  6. 進行核安全意識方面的職工教育和培訓,加強核電閥門的設計、制造全過程的質量管理,提高管理水平。

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