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(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。 我國最早應用核動力技術的領域是軍事工業(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，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(yè)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(tǒng)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(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(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、國內核電閥門水平
目前，國內已有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(jié)閥、節(jié)流閥、隔膜閥、波紋管截止閥等。這19個企業(yè)中具備設計生產核Ⅰ級閥門的企業(yè)有五家。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(guī)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(fā)展核電政策的引導，這種能力正在得到迅速的加強和擴大。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(xiàn)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(guī)島的一些重要閥門如先導式安全閥、調節(jié)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(shù)據少、自動控制水平低、產品的質量不穩(wěn)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(yè)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(yè)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(yè)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、國外核電閥門簡介
與國內核電閥門比較而言，國外核電閥門種類齊全、技術先進、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多年的核動力技術發(fā)展過程中，僅就核電閥門而言，國外形成了完整的設計、實驗、制造、檢測體系，積累了大量的經驗，產品成熟、技術可靠。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代先進的核電技術。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，如先導式安全閥、主蒸氣隔離閥，調節(jié)閥等的核電閥門技術和市場均被發(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)四大生產部門組成。產品品種繁多，廣泛地為高精度工程提供設備與部件。洛克威爾國際公司的通用工業(yè)部門中的流量控制設備產品，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。 該公司的主要產品有原子能反應堆用截止閥、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，目前已經發(fā)展成為世界閥門行業(yè)的先驅�，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。公司生產大量的包括核電閥門在內的各種類型和參數(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鋼制閥門的經驗，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用于世界各地的核電站，也被應用于核動力潛艇上。 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控制閥著稱，在各國核電站中廣泛采用其生產的先導調節(jié)閥、籠式調節(jié)閥、球形調節(jié)閥、減壓閥等各類控制閥門，調節(jié)壓力或流量平穩(wěn)、噪音小、執(zhí)行機構動作靈敏。
四、幾點看法
根據我國核電站發(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，核電閥門國產化，個人認為中國的閥門企業(yè)、行業(yè)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(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，以利于國內核電閥門在設計、選材制造、檢驗等各個環(huán)節(jié)上能夠達到國產化。 2.整合國內閥門行業(yè)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.加強人才培養(yǎng)和引進技術的消化吸收。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(guī)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。
