一、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級要求最高。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。
據(jù)統(tǒng)計目前全世界共有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%。美國也達到了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。 我國最早應(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(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，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年核電裝機容量將由現(xiàn)在的870萬KW增加到4000萬KW，屆時占全國電力裝機總量的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)最大，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，大大減少了電、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(dāng)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、國內(nèi)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。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。但我們也應(yīng)該清醒地認識到，由于國內(nèi)核電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第一原則的。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、國外核電閥門簡介
與國內(nèi)核電閥門比較而言，國外核電閥門種類齊全、技術(shù)先進、性能優(yōu)良、可靠性較高。美國1942年建造了世界上第一座實驗性核反應(yīng)堆，前蘇聯(lián)于1954年建成世界上第一座核電站。在60多年的核動力技術(shù)發(fā)展過程中，僅就核電閥門而言，國外形成了完整的設(shè)計、實驗、制造、檢測體系，積累了大量的經(jīng)驗，產(chǎn)品成熟、技術(shù)可靠。美國的西屋公司、加拿大的維蘭公司、法國的法瑪通公司等西方公司掌握著當(dāng)代先進的核電技術(shù)。維蘭公司的核電閥門幾乎在世界上90%以上的核電站中都有著良好的供貨記錄。世界上核電站中的核島和常規(guī)島中許多重要的核級、非核級閥門，如先導(dǎo)式安全閥、主蒸氣隔離閥，調(diào)節(jié)閥等的核電閥門技術(shù)和市場均被發(fā)達國家著名的閥門公司所壟斷，而且價格十分昂貴。
國外主要生產(chǎn)核電閥門公司 1.美國洛克威爾國際公司（RockwellInternationalCorp.） 洛克威爾國際公司總部設(shè)在美國賓夕法尼亞州的匹茲堡，職工總數(shù)12萬余人。該公司有200多個工廠及辦事處，在美國以外的30多個國家里約有100多家附屬公司、聯(lián)合公司和分公司。 公司由宇航、汽車、電子及通用工業(yè)四大生產(chǎn)部門組成。產(chǎn)品品種繁多，廣泛地為高精度工程提供設(shè)備與部件。洛克威爾國際公司的通用工業(yè)部門中的流量控制設(shè)備產(chǎn)品，包括公用事業(yè)用閥門、石油、天然氣及原子能工業(yè)用閥門。該公司1974年生產(chǎn)第一臺核電站用金屬密封隔膜閥。 2.德國的蘇爾壽KSB公司 該公司創(chuàng)建于1871年，原名法蘭肯塔爾廠，1972年1月瑞士的蘇爾壽公司與KSB公司在該廠原址成立蘇爾壽——KSB公司，并投資34萬馬克，專門從事核電站泵和閥門的設(shè)計與制造。該廠占地面積57400m２，職工人數(shù)3000余人。 該公司的主要產(chǎn)品有原子能反應(yīng)堆用截止閥、截止止回閥、閘閥、彈簧安全閥、隔膜閥。以及化工用耐酸鋼截止閥，閘閥，隔膜閥等。 3.加拿大維蘭工程公司（VelenEngineeringco.ltd.） 維蘭工程公司創(chuàng)建于1950年，目前已經(jīng)發(fā)展成為世界閥門行業(yè)的先驅(qū)�，F(xiàn)有十家專業(yè)制造廠，2000余名雇員。該公司在60個國家設(shè)有代表處。維蘭工程公司的閥門制造廠除三家在本國外，其余七家在英國、美國、法國、德國、葡萄牙及韓國。 維蘭工程公司作為核電閥門的主要供貨廠商，以其優(yōu)異的質(zhì)量樹起了信譽。公司在北美的三家工廠持有ASME核電站“N”許可證。公司生產(chǎn)大量的包括核電閥門在內(nèi)的各種類型和參數(shù)的電站閥門。核電閥門中具有代表性的有核Ⅰ級閘閥DN350，設(shè)計壓力17.6Mpa，最高工作溫度350℃；核Ⅱ級主蒸氣隔離閥DN800，1500磅級。世界上有24個國家在使用該公司的核電閥門。 4.英國HaatterleyHeaton公司（哈特利海通） HaatterleyHeaton公司具有六十年生產(chǎn)鋼制閥門的經(jīng)驗，也是核電站用閥門的主要供貨商。40余年來，該公司高度完善的多種類型的波紋管密封閥門被廣泛應(yīng)用于世界各地的核電站，也被應(yīng)用于核動力潛艇上。 5.美國費希爾控制公司 美國的費希爾控制公司以研制和生產(chǎn)控制閥著稱，在各國核電站中廣泛采用其生產(chǎn)的先導(dǎo)調(diào)節(jié)閥、籠式調(diào)節(jié)閥、球形調(diào)節(jié)閥、減壓閥等各類控制閥門，調(diào)節(jié)壓力或流量平穩(wěn)、噪音小、執(zhí)行機構(gòu)動作靈敏。
四、幾點看法
根據(jù)我國核電站發(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，個人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.整合國內(nèi)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.加強人才培養(yǎng)和引進技術(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。
