一．核電閥門發(fā)展現狀
核電閥門是核電站中量大面廣的水壓設備，它連接整個核電站的300余個系統(tǒng)，是核電站安全運行的關鍵附件。據相關資料統(tǒng)計，*現有核電機組500余座，總裝機容量達4億kw以上，其反應堆類型主要有壓水堆（pwr）、沸水堆（bwr）、石墨堆（lgr）、快中子堆（fbr）、高溫氣冷堆（htgr）、重水堆（phwr）。其中，壓水堆占整個堆型的50%以上。
我國從50年代開始研究和應用核動力技術，至今已建成和正在建設多座核電站。自1985年建成的浙江秦山一期核電站，結束了我國大陸無核電的歷史以來，我國先后建成了廣東大亞灣核電站、秦山二期核電站、秦山三期核電站、廣東嶺澳核電站、江蘇田灣核電站。這些核電站中，廣東大亞灣、嶺澳和秦山一期、二期、江蘇田灣為壓水堆型核電站，秦山三期為重水堆型核電站。
核電閥門，在核電站設備中雖為附件，但至關重要。核電用閥門比常規(guī)的大型火力發(fā)
電站用閥門其技術特點和要求要高。閥類一般有閘閥、截止閥、止回閥、蝶閥、安全閥、主蒸汽隔離閥、球閥、隔膜閥、減壓閥和控制閥等；具有代表性閥門的zui高技術參數為：zui大口徑dn1200mm（核3級的蝶閥）、dn800mm（核2級的主蒸汽隔離閥）、dn350mm（核1級的主回路閘閥）；zui高壓力：約cl1500；zui高溫度：約350℃；介質：冷卻劑（硼化水）等。目前，核電機組用閥主要類型如下：
1．閘閥：
a）焊接連接液動雙閘板平行式閘閥，公稱壓力pn17.5mpa，工作溫度315℃，公稱通徑dn350～400mm。
b）輕水冷卻劑一回路上（主要）應用的電動楔式雙閘板閘閥，公稱壓力pn45.0mpa，溫度500℃，公稱通徑dn500mm。
c）大功率石墨慢化反應堆核電廠一回路上（主要）應用的電動楔式雙閘板閘閥，公稱壓力pn10.0mpa，公稱通徑dn800mm，工作溫度290℃。
d）汽輪機裝置的蒸汽和工藝水管路上（主要）應用焊接連接電動彈性板閘閥，公稱壓力pn2.5mpa，工作溫度200℃，公稱通徑dn100～800mm。
e）大功率石墨慢化沸水堆核電廠釋熱元件換料機用的雙閘板帶導流孔平行式閘閥，其公稱壓力pn8.0mpa，開啟或關閉閥門只能在壓力降為△p≤1.0mpa下進行。
f）快中子反應堆核動力裝置帶冷凍固封填料的彈性板閘閥。
g）水—水動力堆機組用的內壓自密封式閥蓋楔式雙閘板閘閥，公稱壓力pn16.0mpa，公稱通徑dn500mm。
h）行程部件上帶蝶形彈簧的楔式雙閘板閘閥，中法蘭采用螺栓連接，采用密封焊。
2．截止閥：
主要用在輔助管線上，介質為中等參數的水和蒸汽，公稱通徑dn10~350mm，公稱壓力pn17.2mpa；工作溫度t371℃，該閥多為波紋管密封，焊接連接。
3．蝶閥：
主要用在核電廠冷卻系統(tǒng)中，公稱壓力pn0.3~2.5mpa以下，工作溫度在100~150℃，公稱通徑dn80~5500mm。
風道系統(tǒng)中應用快速關閉蝶閥，公稱通徑dn400～1200mm。
4．電磁閥：
公稱壓力pn4.0mpa，工作溫度≤150℃，公稱通徑dn≤150mm，其優(yōu)點是動作時間較短、尺寸小、重量輕、可用交、直流電源來操作，動作時間在零點幾秒到3秒。
5．調節(jié)閥：
為了保證核動力裝置的自動化，要求使用大量的調節(jié)，主要功能是以一定的精度保持流量、壓力、溫度、水位等這樣一些規(guī)定被調節(jié)的參數。
調節(jié)閥按操縱方式可分為：由外部能源（氣動、液動或電動）來操縱的調節(jié)閥；靠工作介質本身而無外部能源操縱的調節(jié)閥；手動調節(jié)閥；直接作用式調節(jié)器。按調節(jié)介質流量的方式分：單座和雙座調節(jié)閥、調節(jié)閘閥、球形調節(jié)閥和蝶形調節(jié)閥。在核電廠應用zui廣的是雙座和單座調節(jié)閥。
核電站用調節(jié)閥技術參數范圍：公稱通徑dn1.5~500mm；公稱壓力pn4.1~68.8mpa；工作溫度t538℃
6．安全閥：
在核電廠的一回路上，安全閥一般安裝在容積補償器上，除了一回路的主安全閥外，在冷水反應堆的每個環(huán)路被封閉的部分，還安裝了通徑較小的附加安全閥。
核電廠主要應用：直接作用式安全閥（全啟式和微啟式），先導安全閥（公稱通徑dn600mm，動作壓力為1.265mpa），帶輔助裝置的先導安全閥，防爆膜裝置等。
核電站用安全閥技術參數范圍：公稱通徑dn15~1500mm；公稱壓力pn2.0~70mpa；工作溫度t-253~535℃。
7．保護閥和分相閥
保護閥如同安全閥一樣，用以防止所在系統(tǒng)發(fā)生事故工況，當所在監(jiān)視的參數超出規(guī)定值時自行關閉。
保護閥可分成自動動作和受控保護裝置，自動動作保護閥包括止回閥和切斷閥，保護裝置由快速切斷裝置（快速切斷閥、閘閥和停汽閥）、敏感元件（反映受控參數的變化并給出執(zhí)行信號）和驅動機構（氣動、液動和電動）所組成。保護閥的結構和閘閥、截止閥相似，但其不同特點是快速動作，其快速動作閥的公稱通徑可達dn700～800mm。
8．快速動作閘閥：
是用來把蒸汽發(fā)生器和汽輪機斷開，其工作介質為蒸汽，工作壓力級為class600～2500，公稱管徑為21/2in～30in，工作溫度為-29℃～1050℃。殼體材料為wcb、wc6、wc9，連接方式為對焊連接與法蘭連接。
9．分相閥：
在核動力裝置的分相閥中，主要使用的是蒸汽疏水閥，主要用來自動地排除蒸汽管道內的凝結水，通常用敞口向上浮子式蒸汽疏水閥，熱動力型圓盤式蒸汽疏水閥和熱靜力型雙金屬片式蒸汽疏水閥。
核電站用疏水閥技術參數范圍：公稱通徑dn25~50mm；公稱壓力pn6.3~15mpa。
10．隔膜閥：
主要用于核電站核島系統(tǒng)中放射性水蒸氣重水，公稱通徑dn8~500mm。
該閥在核島系統(tǒng)中約占所用閥門總數的26.2%。
11．球閥：
公稱通徑dn6~350mm；公稱壓力pn1.0~14.5mpa；工作溫度t-196~500℃。該閥在核島系統(tǒng)中約占所用閥門總數的12.8%。
12．止回閥：
13．隔離閥：
主要用于核電站反應堆冷卻水的一回路隔離閥和輕水堆飽和蒸汽的主蒸汽隔離閥。其公稱通徑dn450~1250mm。
14．其它：
如減壓閥、緊急切斷閥、自動閥等。
二．國內核電閥門制造存在的問題
由于國內閥門設計、制造和生產能力低于*水平，加之自動化控制水平的限制，故，在重要的核電閥門技術方面一直未有突破。主要表現在：
1．設計水平不高
國內閥門的設計水平與科技發(fā)達國家相比，有很大差距。至今，一些主蒸汽隔離閥、大口徑安全閥、抗地震控制閥等技術含量高的核電閥門仍未取得重大突破。
2．制造設備、工藝落后
國內核電閥門制造設備大多以機床為主，產品制造精度偏低，加之，其制造工藝水平落后，例如，鍛焊結構時采用的真空電子束焊接工藝和剪切擠壓技術都未得到普遍的推廣應用，故，制造出來的閥門遠不能滿足核電構控制水平差
國內核電閥門配套驅動執(zhí)行機構，其性能和控制水平只相當于國外二十世紀八十年代水平，其動作靈敏度差，可靠性總體水平落后。
4．自動化控制能力滯后
自動化控制能力包括信號采集、信號比較、信號放大、信號返回等一系列控制能力。核電20萬千瓦以上的大型機組普遍采用計算機自動控制。而國內核電閥門的計算機水平滯后于發(fā)達國家，故，核電系統(tǒng)的閥門自動化控制能力也處于滯后的狀態(tài)。
三．核電閥門市場需求
*現有核電機組500余座，我國已建成6座（總裝機容量達870萬kw）。目前，我國正計劃籌建4座——秦山一期擴建兩臺30萬kw機組；秦山二期3、4號機組；三門核電6臺百萬kw級核電機組；田灣核電站4臺百萬kw級核電機組。據悉，在2020年之前，我國還將計劃在廣東深圳嶺東、陽江和臺山；重慶涪陵；大連等地擬建20余座核電站。
目前，我國又開始致力于研究*的第三代技術核電機組，該工程已納入2006年起的國家第十一個五年計劃，預計到2020年將建成可商用的原型核反應快堆。第三代壓水堆核電技術的安全性相當高，能有效預防和緩解類似切爾諾貝利核電站那樣的爆炸泄漏嚴重事故；同時，該技術縮短了建設周期，18~24個月換一次核原料，延長了機組壽命60年，大大提高了經濟性。
據了解，根據我國能源規(guī)劃，2020年核電將發(fā)展到4千萬千瓦，占總裝機容量的4%~5%。
從我國核電機組的發(fā)展來看，核電閥門的需求量遠高于同容量級的火電站。
以容量為80萬千瓦的核電站為例，通徑dn25~1000mm的閥門需求量為8000~10000臺，為同類火電站的2~3倍。據統(tǒng)計分析，一座有2套百萬kw級核電機組的核電站需各類閥門3萬臺，按每年有250萬kw核電機組建設計算，每年核電閥門的需求量在3.8萬余臺。據國家“十一?五”規(guī)劃預測，“十一?五”期間，核電站的閥門需求額將為30億元，年均需求為6億元左右。另外，由于核電站花在閥門上的維修費一般占核電站維修總額的50%以上，故，每年核電站花費在閥門上的維修費用約為1.5億元。由此來看，核電閥門的市場需求量是相當大的。
四．核電閥門技術要求
核電閥門，由于其使用工況特殊、復雜、惡劣，加之量大面廣，故其要求較高。
1．核電閥門工作條件：
核電閥門除了其工況環(huán)境錯綜復雜之外，其輸送介質的放射性和溫度、壓力等級的苛刻性也是很特殊的。
核電閥門輸送的介質主要為：飽和蒸汽、冷凝水、放射性水蒸汽重水、輻照腐蝕物、放射性介質、稀硫酸和堿液、二氧化碳、鈉、氦、油、真空等各種流體介質。
一回路上的大通徑閥門工作條件是zui復雜的，在現階段核動力裝置上的蒸汽參數比熱電廠的蒸汽參數（壓力22.5mpa、溫度565℃）要低，但核電廠運行條件卻復雜得多。在液態(tài)金屬冷卻劑的快中子反應堆裝置上，蒸汽參數為zui高（汽輪機前的蒸汽溫度為600℃，壓力為14.0mpa）。
2．核電閥門常見故障類型
在核電站系統(tǒng)中運行的閥門，zui常見的故障類型有如下四種：
①閥桿泄漏
②閥座泄漏
③執(zhí)行機構選配過大和關閉力矩過高引起的密封面損壞
④外泄漏
3．核電閥門技術要求
根據核電閥門運行的實際工況，核電閥門其技術特點和要求比火力發(fā)電閥門更高。核電閥門的技術要求除了閥門常規(guī)的技術要求外，還要著重考慮介質中雜質的污染、環(huán)境溫度、運行溫度、環(huán)境濕度、放射性、直流電源及電壓波動、有關地震和振動條件下穩(wěn)定性的技術要求、安全等級等等。
①核電閥門的設計
a）強度設計
核電閥門設計中，強度計算是*的。除常規(guī)的強度計算、有限元分析和抗震計算分析外，對核安全1級的閥門，還要求進行：一次薄膜應力的極限計算、一次薄膜應力＋彎曲應力的極限計算、與回路啟——停循環(huán)有關的一次加二次應力變化幅度的極限計算、除回路中啟——停工況以外的一次加二次應力的變化幅度極限計算、疲勞性能分析。
b）結構設計
由于核電系統(tǒng)輸送介質大多。