文章

核电主泵技术哪家强？到底难在哪里？

发布时间：2016-2-21 14:37 原作者:鲁小奇来自: 中国核网

1、主泵是什么？
“主泵”，是反应堆主设备之一，简单说其作用是驱动反应堆内部的介质循环，将燃料产生的热量传递给二次侧，类似于空调的压缩机。其余主设备还有压力容器、蒸汽发生器、堆内构件等等。主泵是反应堆唯一转动设备，也是设计难度最大、周期最长的，只有底蕴深厚的水泵企业才有条件设计主泵，并且要经过长期艰苦的工作。而像压力容器等，其难度在于大尺寸锻件生产，至于设计工作，任何有资质的设计院都可以胜任。

2、主泵的各个流派及历史渊源

目前国内的核电技术路线繁多：有法国的M310及广核衍生的CPR、ACPR系列，美国的AP及国核衍生的CAP系列，中核的CNP、ACP系列，中核、广核的华龙一号，法国的EPR，俄罗斯的VVER，加拿大的CANDU，看起来是不是非常气（hun）派（luan）？技术路线这么多，主泵技术当然也多，说不好就是一笔糊涂账，咱们只说国内乃至世界的主流技术——压水堆，笔者尽力吧。

出现：上世纪50到60年代初，商用核电站诞生，主泵采用屏蔽泵（canned-motor pump）的形式，顾名思义是把主泵像罐头一样封装起来（使用屏蔽套），理论上不会泄露，但泄露起来很难控制，此技术沿袭于核潜艇反应堆。代表公司有美国的西屋公司（Westinghouse）、拜尔杰克逊公司（Byron Jackson）。

发展1：上世纪60年代，还是西屋公司，搞出了63型轴封泵，把罐头打开了，在罐头口（泵轴端）增加了三道可控的动密封，理论上存在少量泄露风险，但是可控。这个技术资格相当老，是国内目前M310、CPR、EPR乃至华龙一号的源头，这是后话。63型又发展出了70、93、93A、93D、100。

下图为三道轴密封的示意图。

发展2：上世纪90年代，美国西屋公司开发出AP600，后续又在AP600基础上开发出大名鼎鼎的AP1000，其主泵采用EMD生产的屏蔽泵，把罐头盖又合上了。AP1000的首堆在中国三门，其采用的屏蔽泵是世界上最大的，首台主泵困难重重，最终于2015年12月发货。山东国核示范的CAP1400采用的屏蔽泵比AP1000更大，什么时候能试验成功，我们拭目以待。

开枝散叶：上世纪60年代末，法国法马通（如今叫阿海珐）旗下的热蒙公司、日本三菱引入了西屋公司的轴封泵技术（日本东芝还从美国通用引入了沸水堆技术），并发展出具有自主知识产权的100D型；2005年，中国东方电气集团和法国阿海珐集团合资成立东方阿海珐核泵有限公司，引入法国100D轴封式主泵，用于国内CRP项目；2008年，中国沈鼓、哈电开始引入AP1000屏蔽泵技术，将用于国内的AP、CAP项目。

总结：美国最牛，西屋、通用占据了全球核电大半江山；法国、日本吸收发展了美国技术，也成为核电强国；中国引进了美国、法国、俄罗斯、加拿大的技术，成为了_____。这是个填空题，交由我国千千万万核电同仁回答。

3、主泵的技术难点
从设计角度，个人认为无论轴封泵还是屏蔽泵，难点其一在于水力设计，扬程、流量、效率、受力、震动、材料辐照等（个人理解，不专业）；其二就是长期运行稳定性的考核，也许设计、制造水平差异很大的两台泵在初期运行中都没有问题，但是十几年乃至几十年的运行后一定会有差别。而核电需要的是长期运行的稳定性，在设计寿命内必须要可靠工作。这一点很难，君不见EMD生产的AP1000主泵初次耐久试验后叶轮出现了裂纹。
从制造角度，轴封泵的难点在于水润滑轴承、泵轴、密封，而不在电机；屏蔽泵的难点在于屏蔽套、飞轮。

4、国内的情况如何？
笔者对国内的主泵非常熟悉，参加过二十几台M310主泵的安装调试，下一步又要搞AP1000，也去过主泵厂家如东方阿海珐(M310,EPR)，沈鼓(AP1000屏蔽泵)和上海凯士比(湿绕组)。
设计方面，现在M310的主泵我们是有自主知识产权了（ADJV—东方阿海珐），从岭澳二期开始国产到现在都在使用，期间有部分产品是法国阿海珐—热蒙公司为ADJV代工的。虽说我们有自主知识产权了，可以改动设计了，但是你问问东方阿海珐的技术部门，关键技术他们敢改动吗，有能力改动吗，更不用说改进了。沈鼓的情况也差不多。其实又何止主泵呢，有多少高精尖的技术不是这样。
制造方面，国产和进口的主泵我都装过，国产的质量明显比进口的要好，无论是外观状况还是技术指标，在调试阶段的故障率也要低，进口主泵出现的轴位移超差，漏油，主备热电偶温差大的常见故障在国产主泵中出现较少。抛开设计能力不说，我们的制造组装的能力还是不错的。但如我评论中所说：“富士康代工的苹果手机可能比美国加州生产的质量还要可靠。” 意义有限，都是低附加值、低技术含量的环节。
安装调试方面，比制造的技术含量还低，就先不提了。有关心的在评论区讨论。