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半岛官网登录·中国核电装备国产化路线图
让我们来做这样一次大胆的假设,如果东京时间3月11日14点46分(北京时间13点46分)福岛核电站的电动机能够在水下正常运转或福岛核电站的不锈钢设备可以耐受海水中氯化钠的侵蚀,福岛核电泄露会不会是另外一个结果?
自从福岛核电事故发生以来,无数媒体用自己各自的视角对事故进行剖析,但兜兜转转,始终少有人把目光落在装备上。实际上,虽然核电是人类高科技思想的结晶,但其最后的落脚点依然是装备。
1983年国务院下发的110号文,将大型核电站装备列为为国家及重大技术装备。自此,中国核电装备开始了一条自主创新之路。凭借秦山一期、二期、岭澳二期等核电工程的建设作为依托,中国装备用开展核电站相关装备的自主攻关,消化吸收与合作制造相结合的方式逐步掌握关键技术的设计与制造。2010年9月,有着中国自主品牌之称的CPR1000 岭澳二期投产,其一号机组设备国产化率达55%、二号机组国产化率达73%,“这样的水平充分是值得肯定的”原国务院重大技术装备办公室副主任董必钦说。
说起核电企业,有三大集团是不得不提的。国家发改委曾在《核电中长期发展规划(2005年至2020年)》中明确指出:设备制造方面未来还要以三大集团为骨干,同时发挥其他相关企业的专业优势,逐步实施技术改造和产业升级,共同建立起较完整的核电设备制造体系。这三大集团分别是东方电气、上海电气和哈电集团。
在核岛、常规岛的技术及供货业绩方面,东方电气的优势是企业所没有的。自1997 年分包制造岭澳一期汽轮发电机组以来,东方电气一直在核电领域保持领先态势。2005年东方电气在百万千瓦级半转速核电机组核岛、常规岛方面实现突破更是使其订单源源不断。现在东方电气是世界上唯一集AP1000、EPR和二代加核岛重型设备和常规岛汽轮发电机组设备制造企业。
与东方电气相比,上海电气拥有国内最强大的核电设备成套能力。目前,上海电气具有同时采用AP1000、EPR三代核电技术的能力,核岛产品覆盖了所有中国市场在建核电项目。根据上海电气业务划分,它在核岛部分现在可以生产堆内构件、控制棒驱动机构、压力容器、蒸发器、稳压器和核泵;常规岛部分可以生产核电汽轮发电机组;辅机部分可以生产冷凝器、除氧器和高、低压加热器。核岛主设备产能到2012年提升到4-6台(套),堆内构件和控制棒驱动机构已形成8-10台(套)产能。此外,其临港重装备制造基地目前正在进行核电二期技术改造,2012年临港基地将成为全球规模最大、业务最集中、能力最完整的先进的核电主设备制造基地。
虽然哈电集团核电起步比东方电气与上海电气稍晚,但其依旧是核电领域不可忽视的力量。2009年哈电集团成为浙江三门、山东海阳核电厂AP1000项目4台常规岛和主泵电机的国内唯一承制商,让它在三代核电技术上占了一点先机。近几年,哈电集团先后投资三十多亿元发展核电,新建了秦皇岛重装基地、核电主泵基地、阀门基地、常规岛及辅机基地,目前,哈电集团拥有年产2套百万千瓦级核岛主设备以及4套常规岛设备自主设计制造能力,已成为中国核电设备的主供货商之一。
除了以上的核电电力装备,核电锻件是中国另外一个重点市场,其竞争者为中国一重和中国二重。其中中国一重公司是国内最早开发生产核能设备的企业,产品包括核反应堆压力容器、蒸发器、稳压器,以及主管道、主泵等,是国内唯一既有大型加氢反应器、核反应堆压力容器又有核锻件制造能力和业绩的企业。目前,中国一重的二代加核电锻件已实现批量生产,第三代AP1000核电锻件研制取得了成功,承担的国家大型先进水堆重大专项完成了阶段性任务,部分锻件制造达到了世界领先水平。根据其企业展望资料,在未来,中国一重除为能生产160万千瓦、SYSTEM80+(135万千瓦)核电机组、重水堆及堆型核电机组核承压设备外,还留有国际先进、安全性较好的高温气冷堆机组及未来核电快堆机组重型部件的制造能力。
中国二重是国内唯一的核电设备全套装备铸锻件供应商,其能够供货的核岛设备包括:核反应堆压力容器、主泵壳、主管道、蒸汽发生器和稳压器铸锻件等设备,并在全球率先成功研制成功 AP1000主管道和国内首件1100MW核电半速发电机转子,目前,中国二重已经实现对二代加核电锻件的批量供货,部分关键锻件已进入研发制造收尾阶段。
AP1000 国产化计划路线 核电设备已进入国产化建设关键时期,据有关单位初步统计,在未来数年间,要实现前四套机组国产化比例30%、50%、60%和70%的跨越,并从第五套设备开始可以基本实现国产化。而作为新的核电技术,其核岛主设备和常规岛关键设备及部分辅助设备的国产化分外惹人关注。这里面主要包括反应堆压力容器、蒸汽发生器、反应堆冷却剂循环泵、主管道、爆破阀和堆芯补水箱。
AP1000压力容器是在原有成熟机组基础上进行设计,与传统二代及二代改进型压水堆核电站设备总体上类似。AP1000反应堆压力容器所需的大型铸锻件必须满足60年寿命的要求,目前,国内反应堆压力容器制造厂家主要有一重和二重,它们是我国第三代核电技术自主化项目重要的配套供应商。2010年5月,由一重承制的中国首台国产化AP1000反应堆压力容器——三门核电2号机组压力容器在一重大连核电石化事业部开工制造。这也是中国制造企业首次尝试制造成套的第三代核反应堆压力容器。AP1000蒸汽发生器国产化进程。AP1000机组采用2台Delta125型直立式U 形管蒸发器。目前,国内蒸汽发生器锻件生产厂家主要有一重、二重和上重,设备生产厂家主要有上电、哈电重装和东电。2010年1月,中 国国内首个核电蒸汽发生器用U型管项目在江苏宜兴经济开发区正式投产,但还不能满足国内对U形管的需求,目前主要是从法国 Valinox、日本住友和瑞典Sandvik进口。
AP1000反应堆冷却剂循环泵国产化进程。AP1000的核主泵是屏蔽泵,是美国EMD独自开发用于AP1000的主泵。与以往的轴封式主泵相比,其加工精度高、配件均是非商品级的,国产化难度较大。由于AP1000核主泵还没有原型,国内厂家更是缺乏相关技术和制造经验,需要等美国EMD完成制造并经鉴定合格后才能转让技术和培训,国内制造厂家尚需要进行相应的技术改造,国内主泵技术受让单位为沈鼓与哈电,国产化目标为在第四台核电机组上至少有2台国产屏蔽泵参与机组运行。2008年3月,沈鼓、哈电分别与美国EMD签订了2台国产核主泵分包制造合同,这是AP1000屏蔽主泵逐步实现国产化的重要里程碑,标志着AP1000屏蔽主泵国产化已进入了实施阶段。2010年6月,一重与沈鼓等单位已经开始了AP1000主泵泵壳合作研制相关工作。
AP1000主管道国产化进程。AP1000主管道是中国 AP1000自主化依托项目中唯一没有引进国外技术的核岛关键设备。目前,AP1000主管道研制厂家主要有渤船重工、一重、二重、上重和吉林中意,自主化取得较大进展,钢锭化学成份完全满足西屋公司的技术要求。渤船重工、二重、上重研制的全尺寸主管道模拟件已成功;吉林中意完成了主管道模拟件弯制。
AP1000爆破阀国产化进程。爆破阀是 AP1000核岛的组成部件,其中的驱动装置是由爆炸切断原来密闭的管道封板,以满足应急打开要求,对核岛实施保护作用,主要用于核电站第四级自动卸压系统、低压安注系统以及安全壳再循环系统中。AP1000爆破阀研制厂家主要有中核苏阀科技实业股份有限公司(简称中核苏阀)和陕西应用物理研究所(简称213所),这两家单位已开展了大量实质性工作,已经被美国SPX公司认定为指定用户。国家核电技术公司明确由中核苏阀和213所首批完成山东海阳2#12台爆破阀的国产化任务,此后将采取市场竞争方式进行。
AP1000堆芯补水箱国产化进程。堆芯补水箱是AP1000所具有的三个非能动水源之一(其他两个为安注箱和安全壳内换料水贮存箱)。堆芯补水箱功能为:当冷却剂装量丧失时将水注入反应堆冷却剂系统(RCS),而RCS中的蒸汽(如果冷段产生空泡)或水(如果冷段是液体的)则流入堆芯补水箱以取代冷的注入水。目前,国内堆芯补水箱生产厂家主要有哈电重装和上电。
通过上面的介绍我们不难看出,虽然近几年中国核电装备制造业进步迅猛,但其“大而不强”的局面依然存在,以AP1000国产化为例,部分基础产品质量不稳定,技术标准不统一,企业研发能力不足,一些关键部件、关键材料和关键技术迟迟难以突破已成了制约中国核电发展的一大瓶颈。
目前,中国核电装备制造业发展的主流是向专业化、批量化、规模化和集约化方向发展,现已形成以上海电气、东方电气、哈电集团为主体的三大核电装备制造基地;中国一重、二重和上重为主的大型锻件和反应堆容器制造集团;以及一批核级泵阀、堆内构件、控制棒驱动机构、环吊、主管道、核级电缆等配套设备的专业厂家。但即使这样,在百万千瓦核电机组成套设备上生产依旧困难,很多已开工项目的主机、大件和关键件要从国外进口,国内制造企业供应的设备普遍存在拖期情况。当然,出现这种现象的原因是多方面的,但总体来看产品质量不稳定、技术标准不统一、和关键设备、材料和软件瓶颈是其中的主要原因。
“产品质量不稳定主要存在大型铸造锻件领域。”一位最近去各大核电企业调研后的调研员告诉记者。大型铸造锻件是生产核岛设备关键部件的基础材料,现在各企业的铸锻件生产设备都十分先进,但废品率很高。其中,一些生产企业以往主要制造常规电力设备,制造核级装备时安全意识不强、质量保证体系不健全、过程控制方面存在缺陷等问题,导致核电设备不符合验收标准或质量问题屡有发生。
而目前中国技术标准不统一是指中国截止到现在尚未对同一机型制定统一的设备标准与设计规范。由于历史原因,中国是多种核电技术并存最多的国家,而各技术对装备的要求并不一致,这主要反映在营运单位或工程公司在设备采购时执行的标准不完全相同,例如,同样的二代核电机组部件,但不同的核电运营商订购就会采用不同企业、不同机型其设计尺寸不同这一方式。这样的情况使得核电装备制造企业变成了“个性化”需求商,每生产一件就必须重新设计、重新试验。完全制约了这些企业的批量化、系列化生产优势,降低了设备生产速度。
“虽然前两个问题制约着中国核电装备的发展,但其和关键设备、材料和软件瓶颈相比还是容易解决的。”中国核电装备在这方面问题最为严峻,目前,中国尚不具备核蒸汽发生器、堆内构件、控制棒驱动机构等一回路关键设备的制造能力,主要仍依赖进口,而这方面国际资源正在逐渐对中国市场关闭。究其原因,主要是因为国内生产者不愿投入精力进行基础研发工作。国内企业无法生产,这也间接制约了泵、阀等设备的国产化工作。另外,中国核电领域的核电研发、设计、安全评审方面的软件大多采用进口软件,至今未对这方面人才形成重视,软件开发人才严重缺乏且布局分散。
这一局面,正像国家发展改革委副主任、国家能源局局长刘铁男曾指出的,我国核电发展正面临一个战略机遇期,推进核电技术装备自主化是振兴我国装备工业的重要领域之一;经过二十多年的积累,我国已经具备了推进核电装备自主化的基础条件,已形成了政府、用户、制造企业、研究机构密切配合协同推进核电技术装备自主化的机制。但要清醒地看到面临的困难和挑战,在技术引进消化、关键装备制造、核文化建立、质量体系和标准等方面需要做艰苦的努力,需要齐心协力,扎实工作……要高度重视核电装备的可靠性和安全性,把确保产品质量放在突出位置,进一步探索有效促进装备自主化的工作管理机制。(文覃 乾)