中国核电设备制造业的发展

1朱根福朱根福上海电气重工集团上海电气重工集团中国核电设备制造业的发展中国核电设备制造业的发展2‹‹发展核电的战略意义发展核电的战略意义‹‹核电关键设备及其制造要求核电关键设备及其制造要求‹‹核电设备制造的发展现状核电设备制造的发展现状‹‹核电设备制造业的发展机遇与挑战核电设备制造业的发展机遇与挑战3一、发展核电的一、发展核电的战略意义战略意义4•核能是一种安全、清洁、经济、可靠的能源。•世界上已有32个国家和地区建成439台核电机组，总装机容量约为3.92亿千瓦。•已有18个国家和地区核发电量占发电总量的比例超过20%。5核电已成为全球能源结构的重要组成部分：国际核电市场已逐步复苏；积极发展核电已成为我国能源战略。自1991年我国第一座核电站秦山一期并网发电以来，我国有3个核电基地共11台机组906.8万千瓦投入商业运行。目前，16台机组1590千瓦在建。6《国家核电中长期发展规划》将我国核电产业引入批量化、产业化的发展阶段。今年年初，南方遭受历史罕见的雨雪和冰冻灾害，交通运输困难，电煤供应紧张，缺煤停机超过3700万千瓦，19个省区拉闸限电。严重依赖煤炭的能源结构，已影响经济社会的发展，应该加快发展核电，保障能源安全。7二、核电关键设备二、核电关键设备及其制造要求及其制造要求8•诱发裂变：在中子轰击下发生的裂变。•链式裂变反应：裂变过程中，有中子释放出来，这样就可能形成链式的裂变反应，从而源源不断地产生核能。铀-235裂变成Kr和Ba,平均每次放出2.4个中子，同时放出大约200兆电子伏的能量铀-235裂变成Kr和Ba,平均每次放出2.4个中子，同时放出大约200兆电子伏的能量9•自持式链式裂变反应•核爆炸原理•每次反应产生2.5个中子引起下次反应•可控链式裂变反应•核电厂反应堆原理•控制发生裂变的中子数，控制反应速度如何才能使链式反应不变成原子弹似的在瞬间倍增，而是维持不变的核反应速率？必须保证每次裂变放出的中子只有一个用于其它核素的裂变办法是：设法用非裂变方法将裂变放出的多余中子抢走堆芯产生的中子数=堆芯被吸收的中子数临界状态10核电站能量转换核电站能量转换机械能机械能动力装置动力装置核能核能电能电能蒸汽的动能（热能）蒸汽的动能（热能）发电机发电机汽轮机汽轮机11压水堆核电站工作原理压水堆核电站工作原理压力容器稳压器主泵主管道蒸发器汽轮机发电机冷凝器输配电二回路一回路蒸汽12核电技术的历史变迁核电技术的历史变迁13核电站厂房核电站厂房安全壳厂房汽轮发电机厂房一回路辅助厂房14核电设备与化工设备生产的相似点z厚壁受压容器z制造工艺相似z资质要求z安全级别高核电设备与化工设备生产的区别z应用规范不同z使用寿命不同z制造要求不同z社会关注度不同15压力容器压力容器以秦山二期为例——安全等级：一级——抗震级别：SSE（抗震一类）——规范级别：一级——质量等级：Q1级——设计压力：17.2Mpa——设计温度：343℃——主要材料:16MND5——腐蚀余量：堆焊层6mm——焊缝系数：（1.0）——容器类别：核容器——水压试验压力：22.8Mpa——总重量：322t用于装容堆芯、堆内构件和控制棒驱动结构，密封高温、高压的冷却剂。16法兰顶盖焊接最终焊缝制造规范、标准——RCC-M压水堆核岛机械设备设计建造规则——参考标准：ASME规范17蒸汽发生器蒸汽发生器以秦山二期扩建为例蒸汽压力6.71Mpa蒸汽流量542kg/sec给水温度230℃零功率反应堆冷却剂温度291.4℃高度21米最大外径4.49米重量~340吨一、二回路的枢纽，它将反应堆产生的热量传递给蒸汽发生器二次侧，产生蒸汽推动汽轮机作功。18应用的规范为ASME2001版+RCC-M2000版+2002版补遗19稳压器稳压器以秦山二期为例工作压力15.5MPa水压试验压力23.6MPa工作温度345℃总容积36m3总电加热器功率1440kw设备内径2100mm设备壁厚115mm高度12.103米+0.025mm容器材料16MND5堆焊材料奥氏体不锈钢重量~81吨建立并维持一回路系统的压力，避免冷却剂在反应堆内发生容积沸腾。20堆堆内内构构件件功能：为反应堆冷却剂提供流道；固定监督用的辐照样品；为燃料组件提供支撑和压紧；为控制棒组件和传动轴以及上下堆内测量装置提供机械导向；平衡机械载荷和水力载荷等等。21与控制棒组件的连接柄相连电缆导管环首螺栓驱动轴棒行程室密封壳提升线圈传递线圈夹持线圈控控制制棒棒驱驱动动机机构构功能：核电站反应堆控制系统和安全保护系统的一种伺服机构，是反应堆的重要动作部件。用来提升、下降、保持或快插控制棒，以完成反应堆启动、调节反应堆功率、维持功率和停止反应堆和事故情况下的快速停堆。2223主主泵泵为反应堆冷却剂提供驱动压头，保证足够的强迫循环流量通过堆芯，把反应堆产生的热量送至蒸汽发生器，传给二回路侧给水，然后再由主泵送回反应堆进行循环。24汽汽轮轮机机一种将蒸汽的热能转变为机械功的旋转式原动机，它是核电站二回路中最主要的设备。二回路中的其他系统、设备无一不是直接或间接与汽轮机相联系并为其服务的。25汽水分离再热器是为保证汽轮机安全经济运行而设的。在蒸汽经过高压缸后，对高压缸排汽进行汽水分离再热，以保证低压缸的效率和安全性。外形尺寸长×高×宽为14427×4700×4200，筒体直径达3.8米，重量为136.4吨，主要采用钢板焊接结构，材料以SA516-70为主，还有304SS等不锈钢，筒体厚度38mm。26再生热交换器为立式倒U形管束热交换器，在壳侧有折流板利用上充流冷却下泻流，上充流通过壳侧，下泄流走管侧，上充流回收热量，减少热损失。设计换热量为8.6×109J/H。材料选用进口材料Z2CN18-10。C227下泄热交换器通过下泄功能维持稳压器水位，保持一回路水容积。它为倒U形管束，整体结构，下泄走管侧，设冷水走壳侧。传热管束为Z2CN18-10不锈钢。壳体为碳钢。传热量最大为1.2×1010J/H。28容积控制箱吸收稳压器不能吸收的一回路水容积的变化；使一回路放射性气体从这里释放出来；作为上充泵的高位给水箱，为它提供水源。它为圆筒形，椭球封头，直径1800mm，设计容积5.6m3,全高4148mm，箱内上部有一组喷头，供下泄喷淋及辅助喷淋用，材质Z2CN18-10，正常工作液位1.5m，中下部存放下泄流及补水。29化学添加箱圆筒形,设计容积0.02立方米，工作压力3bar，材质Z2CN18-10。硼酸贮存箱圆筒形，椭球封头，上部为废气覆盖，尺寸为φ3600×5000，设计容积为46立方米，工作压力0.5bar，工作温度50度，箱体材质Z2CN18-10。实现一回路中化学容积控制系统中的反应性控制、化学控制的功能。30三、核电设备制造三、核电设备制造的发展现状的发展现状31质量要求高技术密集配套链长管理相对复杂制造周期长短期效益不佳需要提高赢利能力需要提升制造能级需要提升技术水平需要提高项目管理能力需要加强核安全文化建设需要加强人才队伍建设核电制造特点核电制造业应对要共享核电加速发展大好形势带来的经济效益，需要多方面下狠工夫，这几乎成为核电制造企业的共识和实际行动。核电制造企业的共识和实际行动32国内核电设备制造商国内核电设备制造商四川地区：以东方集团为中心，配有中国核动力院、第二重型机械集团、川化、川仪、长城特钢。33国内核电设备制造商国内核电设备制造商东北地区：第一重型机械集团、哈动力集团、沈阳水泵股份有限公司哈电岭澳1000MW汽水分离再热器一重研制AP1000蒸发器锥形筒体34国内核电设备制造商国内核电设备制造商上海地区：以上海电气集团为中心，配有上海核工院、上海发电设备成套院、宝钢等。35SECSEC上海核电产业从上世纪70年代起步，至今为国家核电项目提供了系列关键设备，目前又承担多项核电新项目的关键设备制造任务。36材料重装设备机械电气仪控SECSEC核电产业配套三十多年的发展，上海核电产业从无到有、由小到大、由弱渐强，基本形成了配套较为完整的产业体系，为更好对接国家战略、服从和服务国家战略奠定了扎实基础。371、核电基地建设和能力提升：SECSEC核电能力提升临港核电特大特重设备制造基地闵行大型核电铸锻件制造基地以建设专业化核电生产基地为目标；以满足国家核电发展中长期目标和技术路线为要求。（一）硬件能力的全面提升（一）硬件能力的全面提升38临港新城区位图上海电气临港基地39（一）硬件能力的全面提升（一）硬件能力的全面提升40（一）硬件能力的全面提升（一）硬件能力的全面提升在临港基地，今年年初重装基地开始投产使用，核岛主设备制造重心正从原制造场地向临港基地平稳转移，制造取证工作也在有序进行。41目前，对标国际一流核电制造基地的水平，临港基地在完善管理和生产流程基础上，正朝制造为主体的方向运作，优化布局、简化管理、创新体制、完善运行机制、凸显实际效应，将其打造成为名副其实的世界级核设备制造基地。（一）硬件能力的全面提升（一）硬件能力的全面提升42闵行基地的锻件生产能力提升项目已进入最后冲刺阶段——热加工能力改造已于2007年完成并投产出钢。目前改造重心已转向锻造能力的几个关键项目，1.65万吨油压机已完成安装，所有能力改造在年内可具备生产能力。资料示意图（一）硬件能力的全面提升（一）硬件能力的全面提升43核电重组及专业化管理的形成：2004年12月，重组一机床和先锋厂核电业务，组建RVI和CRDM专业化制造企业。上海第一机床厂有限公司2006年12月分离上海锅炉厂核电业务，组建RPV和SG等核岛主设备的制造专业化企业。上海电气核电设备有限公司2007年1月，组建重工集团，形成核岛主设备制造及锻件等专业集团。上海电气重工集团国核自仪系统工程有限公司2008年3月，与国家核电技术公司组建国核自仪系统工程有限公司。（一）硬件能力的全面提升（一）硬件能力的全面提升重视制造技术的研发与积累：制造技术研究及经验反馈是难得的宝贵财富。重视核电制造技术的研发和积累，为今后核设备制造技术的发展提供良好基础。百万级核电制造技术研发两条腿走路通过技术转让等方式引进AP1000等世界先进制造技术加大集团企业研发力度，建立自主品牌的制造技术体系（二）软实力的提升与培育（二）软实力的提升与培育45核电研发核电研发市政府推进先进制造业的有关政策和举措大型先进压水堆重大专项企业自筹资金的科研投入（二）软实力的提升与培育（二）软实力的提升与培育46核电人才队伍关键领域领军人物聚焦重点核电专业紧缺人才组建渠道招聘和引进培训和实践目标知识和年龄结构较为合理、基础知识和实践经验较丰富；较强的自主研发能力和消化吸收国外先进技术的能力。加快人才队伍的建设和培育：（二）软实力的提升与培育（二）软实力的提升与培育47项目管理培训核电基础培训核安全文化培训民用监督管理培训国外实习培训多形式、多层面和全员化培训SECSEC（二）软实力的提升与培育（二）软实力的提升与培育48以质量和项目管理促进合同兑现：年初开始，上海电气企业重点聚焦核电项目合同的承诺兑现，将抓合同兑现作为核电企业的重要抓手，推进各项管理。抓合同兑现推进项目管理推进质量管理推进生产管理推进进度管理（二）软实力的提升与培育（二）软实力的提升与培育49以质量管理和项目管理促进合同兑现定期核安全文化宣贯持续核安全文化监督持续核安全文化监督由于大量新人加入由于核电项目周期长，容易疲劳懈怠由于核电项目制造周期压力较大由于“四个凡事”需要持之以恒各企业企业文化不同，但核电语言要一致，核安全文化要统一。（二）软实力的提升与培育（二）软实力的提升与培育50材料交货延误，制造周期压力加大更要强调质量管理和项目管理重视生产准备重视计划编制重视计划检查重视采购质量重视设备评定重视关键节点兑现重视人员配备重视项目协调加强核电的精细化管理，改变粗放管理作风，提升企业管理优势。（二）软实力的提升与培育（二）软实力的提升与培育51以质量管理项目管理促进合同兑现利用项目业主及驻厂代表对企业质量利用项目业主及驻厂代表对企业质量管理、进度管理、