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1、核电设备制造业的发展与质量保证张海泉清华大学核能与新能源技术研究院*2内 容1.世界核电发展概况2.核电装备制造的发展现状3.核电关键设备及其制造要求4.核电厂设施（SSC）的安全分 级5.核电设备制造的质量保证体系1.世界核电发展概况世界核能利用概况核电进程及主力堆型世界核电发展预期三代核电技术的优势我国核电现状与发展态势核电，开辟大规模和平利用核能的新时代*安全洁净高效保证能源供应安全的客观要求保证能源供应安全的客观要求应对气候变化的必由之路应对气候变化的必由之路核能发电随全球电力生产而稳步增长核能发电随全球电力生产而稳步增长国际核电现状*5截至2010年4月,世界上已有30个国家和地区4
2、38台机组正在运行，总装机3.7亿千瓦 ，核电占世界总发电量的 16。有法、英、德、美等17 个国家或地区核发电量超过 20 %,已有60余个国家向IAEA表示有意发展核电。 。6世界核电技术的进步历程*美国是世界核电发展的先驱美国是世界核电发展的先驱，在技术、运营和开发上引导潮流在技术、运营和开发上引导潮流压水堆核电站为核电主流压水堆核电站为核电主流世界各国对未来核电的发展制定长久规划世界各国对未来核电的发展制定长久规划，青睐三代技术，青睐三代技术美国与法国核电态势机组容量发电量比率美国现有1041亿kW20%规划2020新增5000万kW2020达23%启动NGNP近几年三代申领26台，A
3、P1000机组14台，6台EPC合同法国现有586313万kW76%规划2015-2020新建新一代机组40台，主要为EPR，不再建二代堆开展四代核电厂设计与建造计划日本现有544628万kW25%规划12（11三代 ）2010新增1300万kW2015年开发170-180万kW更先进轻水堆核电厂l安全性高，能动与非能动组合 l经济性好，建造周期30月，设计寿命80年，负荷因子97%，采用 免震技术7日本与俄罗斯核电态势8机组容量发电量比率俄罗斯现有322269万kW16%规划l2009-2015每年新建2台 l2016-2020每年新建3台 l2022年建成28台 l2021-2030每年新
4、建4台2030达25%正在加紧开发三代WWER-1000和WWER-1500韩国现有201770万kW35%在建8接近三代的OPR-1000机组4台，2011-2012先后建成 三代APR-1400机组4台，2016建成规划2020达2730万kW2020达43% 2035达60% 印度现有191014万kW2%在建5约300万kW规划2020达2000万kW2050达4.7亿kW25%9美国拟建核电站分布图*南卡拉罗来纳电力和燃气 公司及圣地亚哥库柏公司乔治亚州能源公司沃格特厂址进步能源公司新建核电厂青睐第三代核电技术10事故教训事故教训 反省美国三里岛反省美国三里岛（19791979）和前
5、苏联切尔诺贝利和前苏联切尔诺贝利（19861986）两次核电厂严重事故，说两次核电厂严重事故，说 明：第二代核电技术源于明：第二代核电技术源于2020世纪世纪7070年代核安全标准，其设计基准较低，对严重事故的预防和缓年代核安全标准，其设计基准较低，对严重事故的预防和缓 解未能达到现行法规标准要求；解未能达到现行法规标准要求；经济性提高经济性提高 第三代核电厂设计、建造采用了大量成熟技术、工程经验，延长了电厂寿期，特第三代核电厂设计、建造采用了大量成熟技术、工程经验，延长了电厂寿期，特 别是别是APl000APl000技术，运用非能动核安全理念及模块化建造技术，有利于简化系统、减少设备、缩技术
6、，运用非能动核安全理念及模块化建造技术，有利于简化系统、减少设备、缩 短工期等，可有效降低造价、维护和运行成本，提高核电厂整体经济性。短工期等，可有效降低造价、维护和运行成本，提高核电厂整体经济性。AP1000同Sizewell B比较SSCs的简化新建核电厂青睐第三代核电技术11安全保障安全保障 第三代核电技术遵循国际原子能机构最新核安全标准规范，核电第三代核电技术遵循国际原子能机构最新核安全标准规范，核电 厂设计基准对严重事故已有切实措施加以预防和缓解，增强了用户及公众的厂设计基准对严重事故已有切实措施加以预防和缓解，增强了用户及公众的 安全感；安全感；n固有安全（本质安全）：由于核事故的
7、高度敏感性，人们考虑开发 一种“不会出事的核电机组”，它的安全性不应当主要靠外部的控制 手段、人为的干预或者外部的安全措施来保证，而首先应该依据机 组本身具有的自身物理规律来客观地实现。nAP1000：安全系统设计采用加压气体、重力、自然循环（蒸发、冷 凝和密度变化）等自然驱动力排出反应堆和安全壳的余热。国内国内形势形势至2020年全国电力装机增长 (亿千瓦) 3.29.551.96.92.62000 2005 20102020按照国家按照国家“ “积极推进核电建设积极推进核电建设” ”的方针，目前全国已经有约的方针，目前全国已经有约1717个个有条件有条件 的省、市、自治区正在积极推动核电项
8、目的开发，我国核电发展进入的省、市、自治区正在积极推动核电项目的开发，我国核电发展进入 了千载难逢的战略机遇期。了千载难逢的战略机遇期。20072007年年核电中长期发展规划核电中长期发展规划提出提出“ “到到20202020年，核电运行装机容量年，核电运行装机容量 争取达到争取达到40004000万千瓦，在建核电容量保持万千瓦，在建核电容量保持18001800万千瓦左右万千瓦左右, ,核电占届核电占届 时总发电量时总发电量4 4” ”的目标。的目标。正在实施中的核电站正在实施中的核电站一一共共有有5050多家多家. .其它 0.6%核电 1.3%水电20.3%火电77.8%2020年能源结构
9、图核电4%气电6%新能源4%火电 62%水电 24%我国电力装机比例（2006年）中国大陆已运行和在建的商用核电机组分布示 意图(截止到2010年8月15日)n已投入运行机组12台 ，共计977万千瓦；n在建（批准立项）机 组共计41台，共计 4511万千瓦n其中已开工建设24台 ，共计2714万千瓦。n2010年，我国进入核 电站建设高峰阶段n在建项目中，已经浇 注第一灌混凝土正式 开工的机组数用（） 内的数字表示13在建已建核电站运营商*14石岛湾核电站 红石顶核电田湾核电站二期芜湖核电站秦山核电站方家山扩建工程江西核电福清核电 惠安核电 三明核电 漳州核电广东第四核电 广东第五核电 荷包
10、岛核电 河源核电 阳西核电 岭澳核电站三期海南核电吉林核电湖北大畈核电厂小墨山核电、九龙山核电 桃花江核电站 大唐华银核电厂 常德核电 四川核电重庆石柱核电厂白龙核电站 桂东核电辽宁第二核电厂 徐大堡核电多种堆型、多种标准*n基于法国M310 技术的CNP300/650、 CNP1000/1500、CPR1000n法国阿海珐集团（Areva）的第三代欧洲压水堆技术EPR1600n西屋公司的第三代压水堆技术AP1000n俄罗斯的AES-91 压水堆机组n我国自主研发的CAP1400 先进压水堆核电机组n高温气冷反应堆和快堆16目前核电发展主要路线延长在役核电站使用寿命延长在役核电站使用寿命批量化
11、建设二代改进型机组批量化建设二代改进型机组开工或计划建设开工或计划建设AP1000AP1000、 EPREPR等第三代核电机组等第三代核电机组积极开发第四代核电技术堆型积极开发第四代核电技术堆型2.核电装备制造的发展现状压水堆核电站简介核电装备制造业特点世界核电设备供应商中国核电设备制造概况 先进压水堆核电厂AP1000示意图18核电站原理*电电 能能核核 能能机机 械械 能能核动力装置汽轮机发电机热热 能能 蒸汽的动能蒸汽的动能核电站内部巡游*安全壳蒸汽发生器汽轮机反应堆核电站设备20设备分类设备名称核岛设备反应堆堆芯、反应堆压力器、堆内构件、控制棒驱 动机构、蒸汽发生器、主泵、主管道、安注
12、箱、硼 注箱和稳压器等常规岛设备汽轮机、发电机，除氧器、凝汽器、汽水分离再热 器、高低压加热器、主给水泵、凝结水泵、主变压 器和循环水泵等辅助系统（BOP）设备维持电厂正常运行所需的系统：如燃料装卸与贮存系统、余热导出系统、设备冷 却水系统、净化水系统等： 专设的安全设施系统：如安全注射系统、安全壳喚淋系统、安全壳冷却 系统等：放射性废物处理系统。百万压水堆核电机组核岛设备及材料n核岛设备通常包括：n1 台反应堆压力容器n1 台稳压器n3 台蒸汽发生器n3 台主冷却泵n3 台蓄势器（安注箱）n1 台硼注射器n堆芯及堆内构 件n控制棒驱机构等n所用金属材料n主要有碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢、镍
13、基 合金、钛管和锆合金等n需要碳钢、低合金钢板和锻件 40004500 吨n奥氏体不锈 钢板和锻件 30003500 吨n马氏体不锈钢锻件 500 吨、铸件 200 吨n镍基、铁基合 金管、棒、带、丝 600800 吨n钛直缝焊管 150 吨n锆合金管、棒、带 8 吨/年21核电设备投资比率*22市场机遇n n目前，目前， 我国我国正在建设的核电机组正在建设的核电机组数量位居数量位居世界之首世界之首，达到达到16 16 台台， 占世界在建核电机组的占世界在建核电机组的30%30%。n n为适应形势发展的要求，最新修订的核电发展规划比为适应形势发展的要求，最新修订的核电发展规划比0707年的规划
14、年的规划增增 加了近一倍：加了近一倍：2020 2020 年核电装机容量将由原来占电力总装机容量年核电装机容量将由原来占电力总装机容量 4%4%提升到提升到5%5%。核电装机容量由原来的。核电装机容量由原来的4000 4000 万千瓦万千瓦，提升到提升到 7500 7500 万千瓦万千瓦，n n相当于相当于每年新增百万千瓦机组将达到每年新增百万千瓦机组将达到2-32-3个个，这意味着，这意味着，未来未来10 10 年年 ，中国将迎来核电建设的高潮，中国将迎来核电建设的高潮，资金投入估计将达万亿元之巨资金投入估计将达万亿元之巨，我，我 国核电产业将成为未来国核电产业将成为未来1010年世界最大的
15、新增市场。年世界最大的新增市场。n n在核电投资中，在核电投资中，装备占到投资总额的装备占到投资总额的50%50%左右左右，按此规模估算，按此规模估算， 未来十年未来十年，中国对核电设备的投资约，中国对核电设备的投资约5000 5000 亿元，如果以亿元，如果以装备国产装备国产 化率达到化率达到70%70%来计算，国内企业面对着来计算，国内企业面对着至少至少3500 3500 亿元亿元的市场空间的市场空间 。n n展望展望20352035年年，核电在发电中比重达核电在发电中比重达1616（目前世界核电平均水平（目前世界核电平均水平 ），届时核电总装机可能达），届时核电总装机可能达2 23 3亿
16、千瓦亿千瓦，中国成为世界核电大国。，中国成为世界核电大国。23核电装备与装备制造业的关系n核电装备产品n核岛和常规岛的机械、电气和控制设备，n辅助设施的机械、电气和控制设备，n其中与安全直接相关的核级设备占一半强，与安全不直接相关 的非核级设备占一半弱。n核电装备产品的制造主要分布在装备制造业的以下几个行业中：n金属材料与大型铸锻件制造业n重型容器与设备制造业n发电设备制造业n电气与控制设备制造业、通用机械（阀门，水泵等）制造业等24材料材料冶金冶金化工化工机械机械电子电子仪器制造等仪器制造等高技术密集高技术密集 产业产业核电装备制造业的特点n核电的装备属性强、产品制造要求高n核电站首先要求安全性和可靠性， 这也决定了核电装备设计机构比较复杂，其主装 备基本上都是超大、超重。n核电装备制造技术含量高，比如，以反应堆为中心的核蒸汽供应系统技术复杂，不 能出现一丝一毫的错误，否则核电的核安全将无法保障。n核电装备制造业具有明显
