[科普中国]-核电设备

概念

通常把核电站的组成设备称为核电设备，各系统的设备约有48000多套件，其中机械设备约6000套件，电器设备5000多套件，仪器仪表25000余套件，总重约6.7万吨。一座2*600MW的压水堆核电站约有290个系统，分别归属核岛（NI）、常规岛（CI）和电站辅助设施（BOP）。

核电厂设备具有数量巨大、种类繁多的特点，需要依靠设备安全等级的划分，执行不同要求的制造设计、抗震、质保与监督管理等规范性任务。装备制造业是工业发展的基础性和战略性产业，也是一个国家或地区工业化水平与经济科技总体实力的重要体现。装备制造业整体能力和水平决定各国的经济实力、国防实力、综合国力和在全球经济中的竞争与合作能力，甚至决定发展中国家实现现代化和民族复兴的进程1。

规范标准采用原则－中国的法规、条例和规定必须遵照执行

－结合国情，参照大亚湾核电站使用的法国RCC系列标准和其他国家标准

－适当采用中国国家标准和核工业标准

实际应用情况（1）国家颁布的法律、法规、条例规定。如环境保护法、锅炉压力容器安全监察暂行条例、核安全法规和导则等。

（2）法国规范标准

① RCC系列

RCC-P、 RCC-M、 RCC-E、 RCC-G、 RCC-I、 RCC-C、

②在役检查规则：RSEM

（3）国际标准和其他国家标准

国际标准：ISO、IEC、IAEA

美国标准：ANSI、ASME、ASTM、IEEE

其他国家标准：FN、DIN

（4）国内配套规范、标准

①部分法国标准中译本

②RCC转化的国标GB，核行业标准EJ，如：

GB/T15761-1995， GB/T16702-1996， EJ/T1012-1996， EJ/T1027-1996， EJ/T1040-1996， EJ/T1022-1996， EJ/T1039-1996， EJ/T1103-1996， EJ/T1104-1996

③各有关专业按RCC要求编制的专用通用技术条件。如安全壳钢衬里用6mm厚20HR钢板技术条件，IE级电气设备抗震鉴定试验技术条件

④根据RCC-M编制的安装技术要求

设备分类建造核电站的设备主要分为三类：核岛设备、常规岛设备、辅助系统（BOP）。

核岛设备是承担热核反应的主要部分，技术含量最高，对安全设计的要求也最高；常规岛设备在技术上不区分第二代和第三代；辅助系统的工程规模比较小。这三种设备在核电站的造价中所占到的比例分别为5：3：2。

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目前我国在建机组有四种机型，国产化程度不一，技术掌握情况也不尽相同。两种国产化程度较高的机型是CPR1000 和高温气冷堆型。CPR1000 是在CPR300（秦山一期）、CPR600（秦山二期）的基础上发展起来的自主研发的机型，业内也称之为“二代半”机型，是四种在建机型中国产化程度最高和建造单价最低的。

高温气冷堆型是由清华大学和中国核工业建设集团公司共同研制第四代机型，我国在该技术领域处于国际领先水平，不过第四代机型仍在实验室阶段，正式商用预计在2020 年之后。

其余两种机型都属三代机型，广东台山的2台机组采用法国阿海珐的EPR 技术，后来在“统一技术路线”的方针下，中央决定成立国家核电技术公司，由国核技引进西屋的AP1000 技术，并以浙江三门和山东海阳的四台机组作为第三代核电自主化的依托项目，逐步提高国产化率。

设备安全分级概述核电厂设备具有数量巨大、种类繁多的特点，需要依靠设备安全等级的划分，执行不同要求的制造设计、抗震、质保与监督管理等规范性任务。不同的安全等级对设备本身的要求差另0巨大，所以如何进行安全等级的划分对于以最合理、最经济的方式达到核电厂设备运行维修的最优化至关重要。

在大部分有关法规、规范中，安全等级的划分都是基于核电厂的三项基本功能，即反应性控制、余热排出和放射性的包容。这三项基本功能是指导安全分级的核心思想。落实操作安全分级，要依靠确定论和概率分析共同作用的模式，首先以确定论为主，从工程经验的角度进行考虑，由三项基本功能出发，列出与此相关的几十条功能，之后在此范围内根据概率分析的方法或确定论的方法对这些安全功能进行安全重要度方面的排序，确定不同的安全级别，通过概率分析的方法可以较好地确定出该类排序。再通过排序的功能与相关设备的一一对应，最终达到对设备安全等级的划分。具体内容可以参照HAD 102/03(佣于沸水堆、压水堆和压力管式反应堆的安全功能和部件分级》2。

产业链描述核电设备产业链可分为上游的原材料供应商、中游核电设备生产商和下游的核电站运营商。

核电设备上游原材料主要是钢材，目前国内的核电用钢主要供应商有宝钢、太钢、鞍钢等。从核电用钢的发展历史和目前发展趋势来看，核电用钢正沿着一条低强度→中强度→高强度→超高强度的路线发展。例如，美国早期曾采用屈服强度为270MPa的SA212-B低强度钢，后来采用T屈服强度为350MPa的3028和SA533B-1中强度钢，接着又在核潜艇耐压壳体用钢和高压容器钢的基础上发展了屈服强度为600MPa的SA543-SA542高强度钢，目前又在积极着手为开发900~1400MPa级的超高强度用钢积累资料。

在成分选择方面，核电用钢主要分为碳钢及合金钢两大领域，其中由于在核电站内部的特殊环境，钢板在具有较好的强度、韧性匹配的同时，更为主要的是还要承受长期的中子辐射作用，而一般来讲，钢中的合金元素越多，其体现出的整体抗中子辐射作用就越弱，世界各国广泛认同的是Mn-Ni-Mo系低合金高强度钢，它是在Mn-Mo的基础上加M而发展起来的，比Mn-Mo型低合金钢韧性好。为了获得比较满意的淬透性，并保证钢板各项性能能够达到规定的要求，世界各国对钢的成分范围均做了不同程度的调整，但其基本性能相差无几。国际上较为典型的核电用钢主要有美国的A508-3、A533（B，D）、德国的BHW35、法国的16MND5和日本的SFVV3等。

在核电站固定资产投资中核电设备投资占50%左右，是核电投资最主要的环节。核电设备包括核岛、常规岛和辅助设备三部分，分别占电站总投资的23%，15%和12%。如果按照12000元/千瓦造价计算，一套100万千瓦核电机组的总造价为120亿元。按上述比例计算核岛投资为27.6亿，常规岛投资为18亿元，辅助设备为14.4亿元。核岛和常规岛各部件组成部分的投资占比如下：

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在核电运行方面，中国目前只有中核、中广核和中电投三家公司具有核电站运营牌照。现在五大电力集团中除中电投以外的其他四家企业国电集团、大唐集团、华电集团和华能集团，以及其他地方发电企业都在积极通过参股的形式参与核电站建设。中创国发认为，在获得核电站的管理经验之后，这些企业将积极向国家申请核电站运营牌照。

在各个电力集团参股运营核电站的背景下，出现了大唐集团联手中电投、中广核投资核电站；华能集团、国电集团、华电集团分别于中核集团合资建设核电站；深能源联手中广核投资核电站等。未来这些电力集团都有可能获得独立建设和运营核电站的可能。

发展分析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。要达到2020年非化石能源占一次能源15%的承诺，根据调查分析，预计2015年前新开工核电装机容量在3000万千瓦以上，投资规模超过3900亿元。目前国家能源局《核电安全规划》和国家发改委《核电中长期发展调整规划》均已送往国务院待批，核电投资重启在即。

随着核电投资重启，核电铸锻件、核电主设备、核级阀门和核电HVAC设备等细分行业有望全面复苏。其中，核电铸锻件未来四年年均需求有望达到86亿元;未来四年核电主设备行业下游需求旺盛，行业年均销售额预计可达390亿元;核电阀门和核电HVAC设备下游需求有望倍增3。

我国“十一五”规划明确提出，到2020年核电机组投运4 000万kW，在建机组1 800万kW。由于核电建设周期一般为5年，这便意味着2006-2015年的10年间，已经开工和投运的机组容量要达到4 000万kW。截止到2006年5月12日田湾核电机组并网发电，我国第一批建设的8 70万kW核电机组全部实现投运。此外，目前我国已经开工如秦山二期扩建2台6 5万kW机组、岭澳二期2台100万kW机组，以及红沿河、阳江、三门等已经过国家批复的大约共有l loo万kW。这样，在未来近10年的时间内，我国还要开工建设2 000万kW左右的核电机组4。