核电核岛装备国产化综述

姚 尧，葛良全（成都理工大学核技术与自动化工程学院，四川成都，60059）



核电核岛装备国产化综述

姚 尧1，葛良全2
（成都理工大学核技术与自动化工程学院，四川成都，610059）

摘要：近几年，受能源需求持续上涨和碳排放下降承诺的双重压力，继续发展核电是我国能源战略的必然选择。为了适应我国核电发展的需要，大力推进核电装备国产化已成为一个重大的战略决策。本文以一重、东方电气、上海电气的核电装备国产化为例，就中国核电核岛装备国产化进行了概要性描述。通过对核电装备国产化整体现状的研究，提出今后中国核岛装备国产化努力方向。

关键词：核电装备；国产化；核岛

0　引言

随着，我国水电厂址越来越少，煤电对环境的压力也越来越大，考虑到能源安全和环境安全，中国发展核电是必由之路。

目前，我国是世界上第7个能自主设计和建造核电站的国家，有17台核电机组运行，但核电主设备来自11个国家。近年来我国核能设备国产化率逐步提高，核电站建设国产化率超过60%，其中核岛设备市场，东方电气和上海电气合计所占的市场份额已达到90%。“ 十二五”期间，核电装备发展将重点围绕核电技术、装备制造和关键材料三个方面展开。

图1为一个压水堆核电站的原理框图， 核岛包括反应堆、蒸汽发生器、主泵、稳压器等主要大型设备；常规岛则有汽轮机、发电机、冷凝器、除氧器、给水泵、汽水分离再热器等设备。本文将依据图l对核电站主要设备的国产化进行概要性描述。

1　中国核电装备制造业总体情况

我国核电装备制造业起步较晚，整体实力较弱，生产技术与国外先进技术相比有一定差距。不过，近几年来我国核电装备制造业发展迅速，在引进、消化、吸收国外先进技术后，积极创新，努力提高我国核电自主化的发展水平。

目前，我国已初步形成以上海电气、哈尔滨电气、东方电气、中国一重、中国二重等企业代表，以上海、东北、四川三地为中心的三大核装备生产基地，初步具备年产10套左右100万kW级核岛主设备的能力。上海、广东、山东、江苏、湖北等地明确创建以核电装备及配套产品为主的核电产业园区，有的已初具规模。尽管我国具备国内加工、制造大部分核岛设备和常规岛主设备的条件，但未能掌握全部技术，部分关键技术仍要依赖国外。比如秦山一期核电站头几年运行业绩良好，负荷因子达80%以上，连续运行最高到200天，取得了良好的经济效益。经第四次燃料循环运行后进入换料和计划检修时，发现了堆内构件机械损坏，花费上千万美元聘请美国西屋公司帮助修复。原因是没有掌握核岛的全部设计技巧，在设计中存在一定的技术盲区和缺陷。

2　 我国核电核岛装备国产化现状

核电装备主要包括：核岛设备、常规岛设备、辅助设备、仪表控制系统、核电材料。评价核电装备国产化现有能力，首先评价5项主要设备的现有国产化能力，。因为这5项主设备的造价约占设备总造价的一半；核电装备为核一级或重要设备，技术要求高；这些设备是检验国产化能力的关键设备，也是科研攻关或引进技术的关键设备。

2.1压力容器

压力容器用于固定和包容堆芯及堆内构件，使核燃料的裂变反应限制在一个密封的空间内进行。它和一回路管道共同组成高压冷却剂的压力边界，是防止放射性物质外逸的第二道屏障之一。目前，国内有设计、制造核潜艇、30万千瓦、60万千瓦反应堆压力容器的经验。国内核电设备供应商已基本掌握了AP1000大型锻件制造技术，但企业的过程控制水平，无论是成本控制、工艺控制还是质量控制还有很大的提升空间，关键是要对上、下封头的压制、加工及环缝、接管段、安全段的焊接等技术进行研究。

2.2堆内构件

反应堆堆内构件包括装在反应堆容器内的堆芯上部支撑结构、堆芯下部支撑结构及压紧弹簧等，是核设备中最关键设备之一。该设备国内已有30万千瓦核电站的设计、制造经验，有60、100万千瓦部分的制造经验，分包过岭澳100万千瓦核电站的堆内构件。上海电气第一机床厂是主要制造企业，形成了30万、60万、100万千瓦压水堆堆内构件的生产系列。

2.3蒸汽发生器

蒸汽发生器利用一回路冷却剂从反应堆中带出的热量加热二回路给水并使其产生饱和蒸汽，干燥后供给二回路合格的蒸汽，是连接核电站一、二回路的关键设备。

图1　核电站工作原理示意图

二重在核电蒸汽发生器和管板锻件方面已能批量制造，蒸汽发生器锥形筒体中筒节、下筒节等锻件已实现大批量生产，管板产品的合格率稳定在80%以上。二重还成功锻造出了整体技术参数和性能要求很高的3支核电蒸汽发生器锥形筒节。2010年，二重成功锻制2支AP1000核电站蒸汽发生器关键锻件管板。与CPRl000管板相比，该管板属超大特厚饼形件，探伤要求严，锻造难度极大。它的锻制成功是国家3代核电技术国产化的新突破。

2.4主泵

主泵用于驱动冷却剂在反应堆内的循环流动，连续不断地将堆芯产生的热量传递给蒸汽发生器二次侧给水，是核电站一回路的关键设备。由于其安全性、可靠性、稳定性要求很高、制造难度大，我国的百万千瓦级核电站主泵一直依靠进口。其关键技术研究有机械密封，推力轴承，辅助系统仪表阀门等方面。

2009年12月7日，国内首台百万千瓦核电主泵在四川德阳东方阿海珐核泵有限责任公司成功生产，并发往广东岭澳二期核电站。该产品的研制成功不仅填补了该型主泵国产化设备的空白，也打破了外商长期对同类产品市场和技术的垄断。

哈电集团和沈鼓集团承担AP1000主泵的国产化任务。东方电气也在进行主泵国产化努力，将实现年产12台的目标。未来中国将有10台核电机组使用APl000主泵。

2.5稳压器

稳压器是控制反应堆冷却剂系统的压力的重要核岛设备。国内已有设计、制造30万千瓦、60万千瓦核电站和制造百万千瓦同类产品的经验。该设备设计、制造难度不大，除喷淋装置和电加热元件要进口，均可立足国内设计、制造。

目前，我国承担AP1000稳压器的生产厂家分别为上海电气和东方电气。三门1号和2号稳压器的生产厂家为上海电气，海阳1号和2号稳压器的生产厂家为东方电气。

3　结论

总的来看可以认为我国已初步具备了制造百万千瓦级核电站核岛设备、常规岛和相关设备的能力，但在设计技术、计算软件、工程管理、设备配套供应、集成能力等方面与国外先进水平之间存在较大差距。所以，我国在引进、消化、吸收的基础上，加快国内核电装备的设计、研发、制造的发展，实现我国核电装备制造自主化、本土化的目标。

参考文献

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[4]明向军.东方电气核电发展概况[R].成都：四川省核学会反应堆工程专委会，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