一、定义与安全分级
核电阀门是核电站的流程与控制设备,负责调控介质的压力、温度、流向及流量,对压力容器起安全保护作用,关乎核电站的正常、安全与稳定运行。按安全级别可分为核安全 1 级、2 级、3 级和非核级,其中核安全 1 级要求比较高。
二、在核电站中的重要性
核电阀门在核电站内使用量大面广,几乎覆盖所有系统,以两台百万千瓦级机组的压水堆型核电站为例,阀门用量约 2.8 万台。主蒸汽隔离阀、主给水调节阀等是核电站的关键设备。据国际原子能组织(IAEA)案例,阀门故障或失效是导致停机、停堆甚至核泄漏事故的重要原因,需引起行业重视。
三、独特技术要求
强度和刚度:阀门主要部件需承受持久或瞬时的压力、温度交变载荷,无明显弹塑性变形,除常规强度计算外,还需通过有限元应力分析、抗震计算分析保障可靠性。
密封性与结构:一回路介质多含放射性,需严格保障无外泄漏;阀门结构需简单,便于快速拆装维修,阀体流道流畅、无死角、表面光洁,利于清洗。
清洁度:一回路介质为高纯度硼化水,接触介质的部件需满足清洁度要求,内腔零部件表面光滑,金属表面粗糙度 Ra<6.3 微米,相关人体、物体等需符合清洁规程。
安全可靠性:阀门需在各类工况下可靠运行,遭遇地震、LOCA 失水事故等仍需保持完整可操作;制造厂需制作典型样机,通过冷态性能、热态模拟、寿命、地震、LOCA 等多项试验验证性能。
材料性能:材料需具备良好的耐蚀、抗辐照、抗冲击、抗晶间腐蚀性能,主系统多采用低碳或较低碳奥氏体型不锈钢,阀杆等零件选用高性能合金;非金属密封材料的氯、氟、硫离子含量需达标;材料需耐 1200000GY 辐照,不活化且半衰期短,避免使用铜、钴等长半衰期材料。
四、行业影响
相较于普通工业阀门,核电阀门的特殊要求对厂商的设计、工艺、检验、制造环境等提出更高标准,进而导致其生产成本、生产周期及技术含量均处于较高水平。
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