中国核电阀门的发展

于国良
（沈阳盛世高中压阀门有限公司　总工程师）

 一、概况
　　核电阀门是指在核电站中核岛N1、常规岛CI和电站辅助设施BOP系统中使用的阀门。从安全级别上分为核安全Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、非核级。其中核安全Ⅰ级要求最高。核电阀门在核电站中是使用数量较多的介质输送控制设备，是核电站安全运行中的必不可少的重要组成部分。据统计一座具有两台100万KW机组的核电站有各类阀门3万台。
　　据统计目前全世界共有447个核电机组正在运行，总装机容量为3.8亿KW，约占全球总发电量的16.2%。有17个国家核电站装机容量占其本国总发电量的25%以上。其中法国占77%，韩国占38%，日本占36%，英国占28%。美国也达到了20%。在所运行的核电机组中，50%以上为压水堆，其次有重水堆、沸水堆、石墨堆、快中子增殖堆、高温气冷堆。
　　我国最早应用核动力技术的领域是军事工业。20世纪70年代初海军第一艘压水堆核动力潜艇正式投入使用。从1985年我国自行设计建造秦山一期30万KW核电机组以来，先后通过自主设计建造，引进国外技术方式又建了大亚湾秦山二期、秦山三期、岭澳、田湾共6座核电站，总装机容量达到870万KW。占全国发电装机容量的2%。我国计划到2020年核电装机容量将由现在的870万KW增加到4000万KW，届时占全国电力装机总量的4%左右，即从现在起，平均每年至少建造两个百万KW的核电机组。已建成的核电站中，除秦山三期采用加拿大重水堆型外，其它均为压水堆。由俄罗斯提供的田湾核电站单机功率参数最大，为106万KW。中国原子能科学研究院、清华大学等单位建造的快中子增殖反应堆，先进堆、高温气冷堆等在国内尚属研究试验堆，取得经验后将扩大建造商业用堆。值得关注的是由美国西屋公司设计的超第三代压水堆核电机组AP600、AP1000具有更高的运行安全性，其设计采用了非能动原理如重力、对流、冷凝等，用来做为安全系统中的驱动力，大大减少了电、液、气等能动驱动力。同时阀门使用量减少50%，泵减少35%、电缆用量减少80%，抗震等级要求设备数量下降了45%，电站寿期可达60年（现为30～40年）。但这种核电站目前世界上还没有建成运行的范例。我国目前也在进行第三代核电站的研究和实验工作。
　　核电站中阀门的数量分布以大亚湾核电站为例，核岛部分占43.5%、常规岛部分占45%、辅助设施占11.5%。其核岛部分使用的各类阀门共有1.3万台。
　　以阀门配置情况看,截止阀占33.6%，隔膜阀占26.2%、球阀占12.8%。这三项占核岛阀门的72.6%。从安全等级分布看，核Ⅰ级的仅有2.3%、核Ⅱ、Ⅲ级的合计有52%，而非核级的占了45.7%。
　　核电阀门在核电站中的投资比例占核电站建成价的1.6%左右。按岭澳两台百万KW机组核电站建成价35亿美元计算，阀门投资为0.56亿美元，折合人民币约4.6亿元。按国家核电发展规划，到2020年新建核电站中阀门总投资累计将达到70多亿元人民币（若将材料等物价上涨因素考虑在内将达到近百亿元人民币）。
　　核电阀门的维修、更换费用在核电站维修总额中约占50%。一座具有两台百万千瓦机组的核电站每年总维修费用将在1.35亿元人民币左右。阀门维修、更换费用每年达到约6700万元人民币。当我国运行的百万千瓦核电机组装机容量达到2000万KW时，每年核电阀门的维修、更换费用就将达到6.7亿元人民币。