核電核島裝備國產化綜述

姚 堯，葛良全（成都理工大學核技術與自動化工程學院，四川成都，60059）

?

核電核島裝備國產化綜述

姚 堯1，葛良全2
（成都理工大學核技術與自動化工程學院，四川成都，610059）

摘要：近幾年，受能源需求持續上漲和碳排放下降承諾的雙重壓力，繼續發展核電是我國能源戰略的必然選擇。為了適應我國核電發展的需要，大力推進核電裝備國產化已成為一個重大的戰略決策。本文以一重、東方電氣、上海電氣的核電裝備國產化為例，就中國核電核島裝備國產化進行了概要性描述。通過對核電裝備國產化整體現狀的研究，提出今后中國核島裝備國產化努力方向。

關鍵詞：核電裝備；國產化；核島

0　引言

隨著，我國水電廠址越來越少，煤電對環境的壓力也越來越大，考慮到能源安全和環境安全，中國發展核電是必由之路。

目前，我國是世界上第7個能自主設計和建造核電站的國家，有17臺核電機組運行，但核電主設備來自11個國家。近年來我國核能設備國產化率逐步提高，核電站建設國產化率超過60%，其中核島設備市場，東方電氣和上海電氣合計所占的市場份額已達到90%。“ 十二五”期間，核電裝備發展將重點圍繞核電技術、裝備制造和關鍵材料三個方面展開。

圖1為一個壓水堆核電站的原理框圖， 核島包括反應堆、蒸汽發生器、主泵、穩壓器等主要大型設備；常規島則有汽輪機、發電機、冷凝器、除氧器、給水泵、汽水分離再熱器等設備。本文將依據圖l對核電站主要設備的國產化進行概要性描述。

1　中國核電裝備制造業總體情況

我國核電裝備制造業起步較晚，整體實力較弱，生產技術與國外先進技術相比有一定差距。不過，近幾年來我國核電裝備制造業發展迅速，在引進、消化、吸收國外先進技術后，積極創新，努力提高我國核電自主化的發展水平。

目前，我國已初步形成以上海電氣、哈爾濱電氣、東方電氣、中國一重、中國二重等企業代表，以上海、東北、四川三地為中心的三大核裝備生產基地，初步具備年產10套左右100萬kW級核島主設備的能力。上海、廣東、山東、江蘇、湖北等地明確創建以核電裝備及配套產品為主的核電產業園區，有的已初具規模。盡管我國具備國內加工、制造大部分核島設備和常規島主設備的條件，但未能掌握全部技術，部分關鍵技術仍要依賴國外。比如秦山一期核電站頭幾年運行業績良好，負荷因子達80%以上，連續運行最高到200天，取得了良好的經濟效益。經第四次燃料循環運行后進入換料和計劃檢修時，發現了堆內構件機械損壞，花費上千萬美元聘請美國西屋公司幫助修復。原因是沒有掌握核島的全部設計技巧，在設計中存在一定的技術盲區和缺陷。

2　 我國核電核島裝備國產化現狀

核電裝備主要包括：核島設備、常規島設備、輔助設備、儀表控制系統、核電材料。評價核電裝備國產化現有能力，首先評價5項主要設備的現有國產化能力，。因為這5項主設備的造價約占設備總造價的一半；核電裝備為核一級或重要設備，技術要求高；這些設備是檢驗國產化能力的關鍵設備，也是科研攻關或引進技術的關鍵設備。

2.1壓力容器

壓力容器用于固定和包容堆芯及堆內構件，使核燃料的裂變反應限制在一個密封的空間內進行。它和一回路管道共同組成高壓冷卻劑的壓力邊界，是防止放射性物質外逸的第二道屏障之一。目前，國內有設計、制造核潛艇、30萬千瓦、60萬千瓦反應堆壓力容器的經驗。國內核電設備供應商已基本掌握了AP1000大型鍛件制造技術，但企業的過程控制水平，無論是成本控制、工藝控制還是質量控制還有很大的提升空間，關鍵是要對上、下封頭的壓制、加工及環縫、接管段、安全段的焊接等技術進行研究。

2.2堆內構件

反應堆堆內構件包括裝在反應堆容器內的堆芯上部支撐結構、堆芯下部支撐結構及壓緊彈簧等，是核設備中最關鍵設備之一。該設備國內已有30萬千瓦核電站的設計、制造經驗，有60、100萬千瓦部分的制造經驗，分包過嶺澳100萬千瓦核電站的堆內構件。上海電氣第一機床廠是主要制造企業，形成了30萬、60萬、100萬千瓦壓水堆堆內構件的生產系列。

2.3蒸汽發生器

蒸汽發生器利用一回路冷卻劑從反應堆中帶出的熱量加熱二回路給水并使其產生飽和蒸汽，干燥后供給二回路合格的蒸汽，是連接核電站一、二回路的關鍵設備。

圖1　核電站工作原理示意圖

二重在核電蒸汽發生器和管板鍛件方面已能批量制造，蒸汽發生器錐形筒體中筒節、下筒節等鍛件已實現大批量生產，管板產品的合格率穩定在80%以上。二重還成功鍛造出了整體技術參數和性能要求很高的3支核電蒸汽發生器錐形筒節。2010年，二重成功鍛制2支AP1000核電站蒸汽發生器關鍵鍛件管板。與CPRl000管板相比，該管板屬超大特厚餅形件，探傷要求嚴，鍛造難度極大。它的鍛制成功是國家3代核電技術國產化的新突破。

2.4主泵

主泵用于驅動冷卻劑在反應堆內的循環流動，連續不斷地將堆芯產生的熱量傳遞給蒸汽發生器二次側給水，是核電站一回路的關鍵設備。由于其安全性、可靠性、穩定性要求很高、制造難度大，我國的百萬千瓦級核電站主泵一直依靠進口。其關鍵技術研究有機械密封，推力軸承，輔助系統儀表閥門等方面。

2009年12月7日，國內首臺百萬千瓦核電主泵在四川德陽東方阿海琺核泵有限責任公司成功生產，并發往廣東嶺澳二期核電站。該產品的研制成功不僅填補了該型主泵國產化設備的空白，也打破了外商長期對同類產品市場和技術的壟斷。

哈電集團和沈鼓集團承擔AP1000主泵的國產化任務。東方電氣也在進行主泵國產化努力，將實現年產12臺的目標。未來中國將有10臺核電機組使用APl000主泵。

2.5穩壓器

穩壓器是控制反應堆冷卻劑系統的壓力的重要核島設備。國內已有設計、制造30萬千瓦、60萬千瓦核電站和制造百萬千瓦同類產品的經驗。該設備設計、制造難度不大，除噴淋裝置和電加熱元件要進口，均可立足國內設計、制造。

目前，我國承擔AP1000穩壓器的生產廠家分別為上海電氣和東方電氣。三門1號和2號穩壓器的生產廠家為上海電氣，海陽1號和2號穩壓器的生產廠家為東方電氣。

3　結論

總的來看可以認為我國已初步具備了制造百萬千瓦級核電站核島設備、常規島和相關設備的能力，但在設計技術、計算軟件、工程管理、設備配套供應、集成能力等方面與國外先進水平之間存在較大差距。所以，我國在引進、消化、吸收的基礎上，加快國內核電裝備的設計、研發、制造的發展，實現我國核電裝備制造自主化、本土化的目標。

參考文獻

[1]國家發展和改革委員會. 核電中長期發展規劃（2011-2020）[R].北京：中國新聞網，2012.

[2]臧希年.核電廠系統及設備[M]. 清華大學出版社，2010.

[3]王遠隆.中國核電裝備的國產化[J].科技導報，2012，30（20）：65-70.

[4]明向軍.東方電氣核電發展概況[R].成都：四川省核學會反應堆工程專委會，2011.

The equipment nationalization of the nuclear island of nuclear powe r station

Yao Yao1，Ge Liangquan2
（The college of Nuclear Technology and Automation Engineering，Chengdu University of Technology）

Abstract：In recent years，rising energy demand and carbon emission reduction commitment double pressure，continue to develop nuclear power is the inevitable choice of China's energy strategy.In order to adapt to the needs of the development of nuclear power in China，and vigorously promote the localization of nuclear power equipment has become a major strategic decision.In this paper， with CFHI， Dongfang Electric，Shanghai electric nuclear power equipment localization，for example，is China's nuclear localization of nuclear island equipment has carried on the summary description.Based on the research of the nuclear power equipment localization of the overall situation，put forward the future direction of China's nuclear equipment localization efforts.

Keywords：nuclear power equipment;Localization;Nuclear Island