核电阀门

核电阀门

核电阀门的定义

核电阀门是指在核电站中核岛N1、常规岛CI和电站辅助设施BOP系统中使用的阀门。从安全级别上分为核安全Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、非核级。其中核安全Ⅰ级要求最高。核电阀门在核电站中是使用数量较多的介质输送控制设备，是核电站安全运行中的必不可少的重要组成部分。据统计一座具有两台100万KW机组的核电站有各类阀门3万台。

核电阀门的类型

1、闸阀：

（1）焊接连接液动双闸板平行式闸阀，公称压力PN17.5MPa，工作温度315℃，公称通径DN350-400mm。

（2）轻水冷却剂一回路上（主要）应用的电动楔式双闸板闸阀，公称压力PN45.0MPa，温度500℃，公称通径DN500mm。

（3）大功率石墨慢化反应堆核电厂一回路上（主要）应用的电动楔式双闸板闸阀，公称压力PN10.0MPa，公称通径DN800mm，工作温度290℃。

（4）汽轮机装置的蒸汽和工艺水管路上（主要）应用焊接连接电动弹性板闸阀，公称压力PN2.5MPa，工作温度200℃，公称通径DN100-800mm。

（5）大功率石墨慢化沸水堆核电厂释热元件换料机用的双闸板带导流孔平行式闸阀，其公称压力PN8.0MPa，开启或关闭阀门只能在压力降为△P≤1.0MPa 下进行。

（6）快中子反应堆核动力装置带冷冻固封填料的弹性板闸阀。

（7）水—水动力堆机组用的内压自密封式阀盖楔式双闸板闸阀，公称压力PN16.0MPa，公称通径DN500mm。

（8）行程部件上带蝶形弹簧的楔式双闸板闸阀，中法兰采用螺栓连接，采用密封焊。

2、截止阀：

主要用在辅助管线上，介质为中等参数的水和蒸汽，公称通径

DN10~350mm，公称压力PN17.2MPa ；工作温度T371℃，该阀多为波纹管密封，焊接连接。

3、蝶阀：

主要用在核电厂冷却系统中，公称压力PN0.3~2.5MPa以下，工作温度在100~150℃，公称通径DN80~5500mm。

风道系统中应用快速关闭蝶阀，公称通径DN400-1200mm。

4、电磁阀：

公称压力PN4.0MPa，工作温度≤150℃，公称通径DN≤150mm，其优点是动作时间较短、尺寸小、重量轻、可用交、直流电源来操作，动作时间在零点几秒到3秒。

5、调节阀：

为了保证核动力装置的自动化，要求使用大量的调节，主要功能是以一定的精度保持流量、压力、温度、水位等这样一些规定被调节的参数。

调节阀按操纵方式可分为：由外部能源（气动、液动或电动）来操纵的调节阀；靠工作介质本身而无外部能源操纵的调节阀；手动调节阀；直接作用式调节器。按调节介质流量的方式分：单座和双座调节阀、调节闸阀、球形调节阀和蝶形调节阀。在核电厂应用最广的是双座和单座调节阀。

核电站用调节阀技术参数范围：公称通径DN1.5~500mm；公称压力

PN4.1~68.8MPa ；工作温度T538℃

6、安全阀：

在核电厂的一回路上，安全阀一般安装在容积补偿器上，除了一回路的主安全阀外，在冷水反应堆的每个环路被封闭的部分，还安装了通径较小的附加安全阀。

核电厂主要应用：直接作用式安全阀（全启式和微启式），先导安全阀（公称通径DN600mm，动作压力为1.265MPa），带辅助装置的先导安全阀，防爆膜装置等。

核电站用安全阀技术参数范围：公称通径DN15~1500mm；公称压力

PN2.0~70MPa ；工作温度T-253~535℃。

7、保护阀和分相阀

保护阀如同安全阀一样，用以防止所在系统发生事故工况，当所在监视的参数超出规定值时自行关闭。

保护阀可分成自动动作和受控保护装置，自动动作保护阀包括止回阀和切断阀，保护装置由快速切断装置（快速切断阀、闸阀和停汽阀）、敏感元件（反映受控参数的变化并给出执行信号）和驱动机构（气动、液动和电动）所组成。保护阀的结构和闸阀、截止阀相似，但其不同特点是快速动作，其快速动作阀的公称通径可达DN700-800mm。

8、快速动作闸阀：

是用来把蒸汽发生器和汽轮机断开，其工作介质为蒸汽，工作压力级为Class600-2500，公称管径为2 1/2in-30in，工作温度为-29℃-1050℃。壳体材料为WCB、WC6、WC9，连接方式为对焊连接与法兰连接。

9、分相阀：

在核动力装置的分相阀中，主要使用的是蒸汽疏水阀，主要用来自动地排除蒸汽管道内的凝结水，通常用敞口向上浮子式蒸汽疏水阀，热动力型圆盘式蒸汽疏水阀和热静力型双金属片式蒸汽疏水阀。

核电站用疏水阀技术参数范围：公称通径DN25~50mm；公称压力

PN6.3~15MPa 。

10、隔膜阀：

主要用于核电站核岛系统中放射性水蒸气重水，公称通径DN8 ~500mm。

该阀在核岛系统中约占所用阀门总数的26.2%。

11、球阀：

公称通径DN6 ~350mm；公称压力PN1.0~14.5MPa ；工作温度T-196~500℃。该阀在核岛系统中约占所用阀门总数的12.8%。

12、止回阀：

13、隔离阀：

主要用于核电站反应堆冷却水的一回路隔离阀和轻水堆饱和蒸汽的主蒸汽隔离阀。其公称通径DN450 ~1250mm。

14、其它：

如减压阀、紧急切断阀、自动阀等。

我国核电阀门的发展概况

中国最早应用核动力技术的领域是军事工业。20世纪70年代初海军第一艘压水堆核动力潜艇正式投入使用。从1985年我国自行设计建造秦山一期30万KW核电机组以来，先后通过自主设计建造，引进国外技术方式又建了大亚湾秦山二期、秦山三期、岭澳、田湾共6座核电站，共11台核电机组投入运行，总装机容量达到870万KW。占全国发电装机容量的2%。我国计划到2020年核电装机容量有4000万KW的建成核电机组和1800万在建核电机组，核电机组装机容量占电力总装机容量的比例将达到4%左右，即从现在起，平均每年至少建造两个百万KW的核电机组。已建成的核电站中，除秦山三期采用加拿大重水堆型外，其它均为压水堆。由俄罗斯提供的田湾核电站单机功率参数最大，为106万KW。中国原子能科学研究院、清华大学等单位建造的快中子增殖反应堆，先进堆、高温气冷堆等在国内尚属研究试验堆，取得经验后将扩大建造商业用堆。值得关注的是由美国西屋公司设计的超第三代压水堆核电机组AP600、AP1000具有更高的运行安全性，其设计采用了非能动原理如重力、对流、冷凝等，用来做为安全系统中的驱动力，大大减少了电、液、气等能动驱动力。同时阀门使用量减少50%，泵减少35%、电缆用量减少80%，抗震等级要求设备数量下降了45%，电站寿期可达60年（现为30～40年）。但这种核电站目前世界上还没有建成运行的范例。我国目前也在进行第三代核电站的研究和实验工作。

核电站中阀门的数量分布以大亚湾核电站为例，核岛部分占43.5%、常规岛部分占45%、辅助设施占11.5%。其核岛部分使用的各类阀门共有1.3万台。

以阀门配置情况看,截止阀占33.6%，隔膜阀占26.2%、球阀占12.8%。这三项占核岛阀门的72.6%。从安全等级分布看，核Ⅰ级的仅有2.3%、核Ⅱ、Ⅲ级的合计有52%，而非核级的占了45.7%。

核电阀门在核电站中的投资比例占核电站建成价的1.6%左右。按岭澳两台百万KW机组核电站建成价35亿美元计算，阀门投资为0.56亿美元，折合人民币约4.6亿元。按国家核电发展规划，到2020年新建核电站中阀门总投资累计将达到70多亿元人民币（若将材料等物价上涨因素考虑在内将达到近百亿元人民币）。

核电阀门的维修、更换费用在核电站维修总额中约占50%。一座具有两台百万千瓦机组的核电站每年总维修费用将在1.35亿元人民币左右。阀门维修、更