尤小优

摘要：随着我国工业化、城市化发展进程越来越快，未来一段时间内对能源的需求量，尤其是电能会持续增长。因此，加大核电技术投资改进的力度，提升核电的安全性与产能势必会成为能源变革的主力趋势。基于此，本文主要对核电技术中的一种重要耗材设备——核电阀门当前主要的技术问题进行分析，而后对它的广阔发展前景与方向进行探讨。

关键词：核电阀门;技术问题;前景展望

前言：核电技术是当前世界上公认的清洁能源技术，它是利用铀制成的核燃料，以它的链式核裂变反应产生的能量作为发电的主要消耗。每1kg的铀-235燃料所能产生的能量，相当于2700吨标准煤燃烧的热量。这么来看的话，核电技术无疑是可以缓解能源危机问题的重要能源技术，而核电站项目的兴建扩建，势必会给电站阀门等消耗设备生产制造行业带来广阔的机遇与市场前景。

1.核电阀门技术

核电阀门是核电站内使用量最大、最基础的设备之一，它被广泛应用在核电站的常规岛C1、核岛N1的介质输送控制系统以及电站辅助设施BOP系统中。所以质量上乘的核电阀门，是核电站得以安全稳定生产电能的重要保障。核电站安装的阀门装置数量非常多，我们以规模为两台100万Kw机组的核电站为例，它所用到的型号用途各不相同的核电阀门数量大约在3万个以上[1]。按照用途不同，核电阀门主要分為以下几类：

截止阀，在中温、中压水或水蒸气介质环境中用于辅助管道实现截止、截回功能的阀门装置，它的公称通径范围在DN10-150mm内。该阀门主要有三种结构类型：分别是填料式截止阀、金属膜片截止阀和波纹管截止阀。

蝶阀，在核电站的BOP系统冷却装置中，用于调节输送空气介质的阀门装置，在核电站的安全外壳中也有此类阀门应用，公称通径为DN400-1200mm。蝶阀按照结构不同，也分为三种：偏心式、同轴直连式与双动式，蝶阀的工作压力PN应小于4.0MPa，介质温度通常在100-150°范围内。

探测安全阀，在常规岛与核岛中的先导式安全阀，这种阀门嵌入安装了一种探测器，利用弹簧力与压力之间的敏感函数关系，来动态调节补充介质与介质释放位置触点的功能。探测安全阀在整个核岛系统中，起到了避免卡阻的安全防护作用，其内部主要是由一个弹簧探测管和波纹管密封的金属膜筏瓣结构组成，公称通径为DN64-800mm，工作压力PN介于1.0-42.0MPa之间。

2.核电阀门技术的现状问题

由于核电站项目前期启动资金，我国核电站在建设初期采取了多渠道融资的策略，因此在核电站建设格局上，出现了多种技术并用并存的现象，如泰山核电站一期、二期使用的是加拿大的重水堆机组，而田湾核电站使用的是俄罗斯的VVER堆。以2020年的电力产能总值报告结果显示，核电站发电总量仅占全国电网发电的7%，由此得见，我国核电技术的应用开发力度还不够大，产生这种问题主要的原因就是我国核电阀门技术还存在如下方面问题：

2.1重要的阀门装置技术与国际水平还存在较大差距

我国的阀门生产制造行业，目前在许多高配置型、高技术水平的阀门型号，还存在仍未突破的技术优化问题，与阀门技术相对发达的国家还仍然有不小的差距。如一种用于主蒸汽隔离的阀门装置，它的公称通径在DN200mm以上，我国这种大口径安全阀技术的可靠性与配套能力，显然还不足以支持独立设计生产，而大批量地进口国外技术，势必会带来核电站建设成本提高的问题[2]。因此想要在我国大力兴建核电站工程，必须要在阀门技术层次的上游技术，如大口径安全阀、探测安全阀、蒸汽隔离阀等多个方面加大潜心研发力度，提高核用级阀门整体的设计制造技术水平。

2.2受智能化水平不高的影响，在线检技术上难以实现瓶颈突破

鉴于核电站的安全运行原则上来考虑，对于核电级阀门装置来说，能够在故障状态下及时反应及预警的功能极为重要。我们仍然以核岛的主蒸汽隔离阀为例，它在正常状态下打开阀门的工作时长仅为数秒，且工作精度要控制在μs级，若是因为装置本身的故障而出现动作响应过慢，或者因为错误操作而出现开启时间差错，很容易给电能生产直接带来不良影响，甚至容易进一步引发生产事故。因此来看，除了阀门装置本身的制造水平之外，阀门的驱动装置性能也极为重要。但我国目前使用的核用阀门电动执行机构，还停留在国外上世纪80、90年代的水平时期，自动化驱动控制精度较低，与之匹配的系统故障自检装置反应灵敏度很难满足如今的扩建需求。所以说，在核电阀门的技术突破上，还要从智能化、自动化工业技术中寻找解决途径，来最大程度保证核电站运行的安全性、稳定性。

2.3进口技术的维护成本与可拓展性问题

上文中提及我国现今核电站系统中的阀门装置，多数是采用国外的进口技术，虽然短时间内能够满足当前产能需求，但这种多技术并存的建设格局是十分不利于核电站后续扩大规模的。这是因为俄罗斯VVER堆技术与加拿大的重水堆机组技术的各类阀门，它们的工作参数与运行原理状态均不相同，采用两种不同技术的对外接口标准自然也不相同，因此在核电站扩建甚至未来并网等方面，很难实现技术对接。另一个方面，以拥有两组百万Kw规模量级的压水堆核电装置的核电站为例，它含基础建筑设施在内的整个工程造价约为42亿美元左右，而在全生命周期内，每年用于修理更换阀门装置的支出约在0.19亿美元（约人民币1.6亿）左右。另一方面现今我国阀门生产制造行业的工艺较为落后，在核电阀门加工上还仍然以万能车床为主，仅有少数国家扶持资金的企业拥有数控机床加工技术，不仅阀门工件的加工精度较低，生产效率也十分低下。因此为了解决核电阀门的成本问题，还是应当从制造工艺水平出发，加快赶追我国阀门技术与国外技术的差距，只有拥有独立自主的阀门生产技术，才能使我国核电产业进一步走向规模化、产业化。

3.核电阀门技术的前景展望

核电阀门技术作为核电站基础设备技术中最重要的一部分，它在我国能源变革的时代趋势中任重且道远，我国如今的阀门行业经过不断地摸索，现已形成了一整套较为完善的人才培养、产品研发、优化设计、生产制造等系列体系，当前已能够初步满足我国核电事业发展需要。相信在以行业需求为导向的科学发展体系中，我国阀门技术一定能够对核电站项目安全运营、低成本运营起到一定助推作用。

3.1核电阀门国产化程度不断提高

我国阀门行业在蝶阀、球阀、隔膜阀三个技术领域有着较为扎实的理论经验，在核安全级的阀门上，也有不少阀门拥有独立设计专利产品。如一种用于全封闭电动的无填料金属闸阀，这种阀门的阀瓣是采用特制电动装置驱动完成直线与旋转运动的，从而实现介质的传动运输。在该技术支持下，能够最大程度地简化维阀门装置在投入使用后的维修检修流程，降低设备维护的综合成本。此外，在国家政策的大力鼓励下，我们阀门行业正在空前加大新技术产品的研发力度，积极解决阀门装置的生产精度问题与系统配套拓展问题。

3.2阀门设备质量检测技术水平越来越高

从工业制造业的发展规律角度来看，阀门设备的质检技术兴起与完善，对阀门设备的设计制造质量提升有一定积极作用。近几年来越来越多的核电阀门企业已经不满足于生产中、低压，且自动化技术含量不高的通用阀门装置了，我国阀门行业正式引入了质量认证体系与国家核安全认证的产品质量管理体系来进行产品认证，在实现技术创新的同时也对阀门的生产质量进行了控制。如今各个阀门企业都拥有专用阀门性能试验的综合测试中心，用于对数控加工的节流阀、疏水阀、探测安全阀等各类特殊核电阀门的性能检测，不断完善核电阀门产品的生产技术水平与制造质量。

结语：尽管我国当前已经有相对较为成熟的核电站投入使用了，但作为发展中国家，技术储备方面不足成为了阻碍核电技术进一步开发的主要因素。但从我国阀门行业的发展趋势来看，未来我国核电阀门技术的前景是十分美好的，一方面核电阀门技术领域国产化程度不断加深，另一方面核电阀门产品质检体系不断完善，一定能解决我国核电站项目成本过高、阀门设备配套性能差的短板问题。

参考文献：

[1]张威.核电阀门技术问题分析与前景展望[J].阀门，2020（05）：41-44.

[2]周丹凤. 核电阀门技术问题分析与前景展望[J]. 工程技术与管理，2021，5（18）：