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(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。
中國最早應(yīng)用核動力技術(shù)的領(lǐng)域是軍事工業(yè)。20 世紀(jì) 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(jī)組以來，先后通過自主設(shè)計建造，引進(jìn)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(jī)組投入運(yùn)行，總裝機(jī)容量達(dá)到 870 萬 KW。占全國發(fā)電裝機(jī)容量的 2%。我國計劃到 2020 年核電裝機(jī)容量有 4000 萬 KW 的建成核電機(jī)組和 1800 萬在建核電機(jī)組，核電機(jī)組裝機(jī)容量占電力總裝機(jī)容量的比例將達(dá)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(jī)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(jī)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(jìn)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(kuò)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(jī)組 AP600、AP1000 具有更高的運(yùn)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(dá) 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(yùn)行的范例。我國目前也在進(jìn)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(jī)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(dá)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(dá)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(jī)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(dá)到約 6700 萬元人民幣。當(dāng)我國運(yùn)行的百萬千瓦核電機(jī)組裝機(jī)容量達(dá)到 2000 萬 KW 時，每年核電閥門的維修、更換費用就將達(dá)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(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。
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(xiàn)。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(qiáng)和擴(kuò)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(jìn)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(jìn)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(rèn)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、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(rèn)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：
- 盡快補(bǔ)充完善我國的核電閥門的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。將現(xiàn)有的 EJ、GB、按 ASME、RCC-M 標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)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(dá)到國產(chǎn)化。
- 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。
- 加強(qiáng)核電人才培養(yǎng)和引進(jìn)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。
- 增加軟件和硬件投資，保證設(shè)計、制造手段先進(jìn)，零部件加工和整機(jī)裝配質(zhì)量可靠。
- 強(qiáng)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(jìn)的工藝技術(shù)，使零部件制造質(zhì)量達(dá)到設(shè)計圖樣和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求。
- 進(jìn)行核安全意識方面的職工教育和培訓(xùn)，加強(qiáng)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。