核電設備
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
核電設備的實例教程
摘要：介紹了國內核電設備制造企業質量管理的現狀，描述了存在的問題，詳細分析了導致問題發生的根本原因，并從購買方（工程公司）的角度提出了解決的對策。
關鍵詞：核電 設備 質量 管理 分析 對策
自2005年12月15日，嶺澳二期核電工程全面開工以來，我國核電建設進入了一個新的時期。國家核電建設的方針從“適度發展核電”調整為“積極發展核電”，紅沿河、寧德、陽江、方家山、福清等核電項目相繼開工。
核電站的建設需要大量設備，如核島主設備（反應堆壓力容器、蒸汽發生器、穩壓器等）、常規島主設備（汽輪發電機組）、控制系統（DCS）、變壓器、水泵、閥門、管道、電纜等。這些設備制造的技術和管理要求都非常高，難度相當大。以前，在大亞灣、嶺澳一期等核電站的建設中，相當多的設備是從國外進口。現在，隨著國內裝備制造業的發展，同時在國家的要求下，各核電項目設備國產化比例持續、大幅提高，核電裝備制造業進入黃金時代。
面對如此之好的形勢，國內企業大舉進軍核電設備制造市場，其中包括了以東方電氣、上海電氣、中國一重、哈電集團等為代表的一大批國有及民營企業、中外合資及外商獨資企業，基本囊括了具有國內最高制造及管理水平的設備制造企業。
1 存在的主要問題
通過幾年來核電設備制造的實踐，各相關企業的管理水平都有了長足的進步。主要表現在，“四個凡事”的理念逐步深入人心，企業核安全文化水平明顯提高，在人員、設備的專業化和工藝的標準化方面向前跨進了一大步，管理的精細化得到了進一步的發展。
但是，各設備制造企業在管理上與國際先進企業相比還存在較大的差距，仍存在相當多的問題，不能完全滿足核電設備制造的需要，主要表現在以下幾個方面：
1.1 低級的人因質量事件頻發
各設備制造企業在核電設備的制造過程中，由于各種原因，不可避免地發生了較多的不符合項。
展開 核電廠設備在設計、建造、運營中對其抗震功能性和結構完整性提出了嚴格的要求，國內外相關規范對核電廠設備抗震的設計原則和方法都提出了明確的規定，如IEEE-344，GB 50267，以及設備抗震設計相關的原則性文件。因此，對核電設備抗震能力進行計算與評定非常必要。
核電設備抗震計算與應力評定
抗震計算和評定涉及到模態計算、地震載荷分析（包括靜力法、反應譜法）以及載荷組合與應力評定，且針對不同的結構類型、不同的規范限制具有不同的計算和評定要求。鑒于核電設備的復雜性和多樣性，完全通過手工理論計算已經不可能，必須借助于有限元分析技術來完成對復雜結構的計算和評定。
核電廠設計、建造和運營中需要對成百上千的設備需要進行抗震計算，且有限元計算具有其專業性，即使借助于先進的有限元技術，其工作量也極其巨大，有必要開發專業的設備抗震分析與評定系統，將專業有限元的有限元模型設置進行封裝，為核電設備設計人員提供方便易用、高質高效的抗震計算與評定平臺。
展開 核電設備RCC-M校核標準概述
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核電設備建造規范標準：
國際主要核電站規范標準體系：
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ASME規范標準體系（美國）
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RCC-M規范標準體系（法國）
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KTA 規范標準體系（德國）
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ГОСТ規范標準體系（俄國）
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JIS 規范標準體系（日本）
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CSA規范標準體系（加拿大）
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RCC-M概述
RCC-M是由法國核島設備設計建造規則協會（AFCEN）以規范形式頒布的法國壓水堆核島機械設備設計和建造規則，是壓水堆核島設計和建造規則（RCC）整體中的一部分，主要用于安全級設備。
在我國采用RCC-M規范設計、建造、運行的壓水堆核電廠核島機械設備，除大亞灣、嶺澳一期核電廠外，還有我國自主設計、自主制造、自主安裝、自主運行的秦山第二期核電廠；擴建的秦山第二核電廠二期工程、嶺澳二期工程亦采用了RCC-M規范設計建造；遼寧紅沿河、廣東陽江、浙江方家山等核電廠核島機械設備設計建造也采用RCC-M規范；
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RCC-M的結構
RCC-M分為5卷，其中第一卷為核島設備，第Ⅱ到第Ⅴ卷匯集了不同技術領域的相應規則：第Ⅱ卷為材料篇，匯集了零件和制品的采購技術規范；第Ⅲ卷為檢驗方法，規定了破壞性檢驗和無損檢驗的實施規則；第Ⅳ卷為焊接篇，規定了焊接操作及其評定規則；第Ⅴ卷為制造篇規定了焊接以外的制造操作規則。
不同設備（安全級）在設計或對設計進行校核時主要采用相應的RCC-M-Ⅰ的篇章：
（1）A篇匯集了應用本設計建造規則的通用要求；
（2）B、C、D篇分別適用于1、2、3級設備中的各種容器（各種容器、各種換熱器）、泵、閥門和管道；
（3）E篇適用于小型設備或部件；
（4）G篇適用于堆內構件；
（5）H篇適用于設備的各種等級的支承件；
（6）J篇適用于低壓或常壓的各類儲罐；
（7）Z篇中匯集了一些技術性附錄。
展開 本文簡介：本文首先分析了當前復雜核島設備研發中面臨的挑戰，介紹了法馬通集團選擇Arcadia方法實施MBSE，并結合核島系統案例詳細闡述了Arcadia流程剪裁后的6項任務。
1 復雜核電設備研發中面臨的挑戰
據2015年數據統計，核電產生的電力為2441 TWh，約占世界總發電量的10%。由于核電不產生碳的排放，對于抑制全球氣候變暖有很大的貢獻，預計未來核電的規模還會持續增長。
在這一背景下，加上現有核電站的老化，意味著未來幾年內，新的核電站建設規模將會逐步增加。當前背景下，核電站從最初設計到電站運營周期超過20年，涉及的工程學科眾多，僅核島部分就有20多個工程學科；零部件眾多，僅核島部分，就有數十萬件。核電站的工程設計、建造和許可運營依然面臨巨大的挑戰。
▲圖-1 復雜的核電設備
1.1核安全問題
首先核安全依然是核反應堆設計的關鍵問題。每個核電研發人員都在持續努力改善設計和工藝流程以確保核安全。福島核泄漏事件的經驗教訓，以及國家、國際法規的變化，告訴我們最好從概念設計階段就考慮安全問題。
展開 8、專業系統-核電設備抗震計算與應力評定系統
核電廠設備在設計、建造、運營中對其抗震功能性和結構完整性提出了嚴格的要求，國內外相關規范對核電廠設備抗震的設計原則和方法都提出了明確的規定，如IEEE-344，GB 50267，以及設備抗震設計相關的原則性文件，APP-GW-G1-003，CAP-GX-G1-003。因此，對核電設備抗震能力進行計算與評定非常必要。
安世中德在ANSYS軟件的基礎上開發了核電設備抗震分析與應力評定的專用計算系統，將抗震分析經驗進行總結歸納，固化現有的核電廠設備抗震分析基本方法，實現了流程化的抗震分析步驟，結合規范和法規要求自動對計算結果進行初步評定，將有限元分析的結果匯總反饋到軟件界面上，以方便用戶查閱。
l 抗震等級：核電廠抗震I類、抗震II類以及一些非抗震類但有抗震要求的設備；
l 安全等級：核2級設備、核3級設備；
l 評定對象：聚焦殼型、線型、螺栓模型、焊縫；
l 計算范圍：即以外部導入的模型或用戶在ANSYS環境自行建立的模型為基礎進行系統的應用；
l 規范體系：ASME相關章節，AG相關章節，AISC相關章節。
核電設備抗震計算與應力評定系統環境
9、專業系統-蒸汽發生器分析法設計系統
核電廠蒸汽發生器屬核安全一級設備，根據設計要求，必須滿足ASME BPVC-III分析法設計要求。
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當存在大量高齡機組時，必須全面升級運行維修技術，實現從“低端手工式”到“高端智能式”作業的轉變;核電設備的可靠性、老化管理技術及應急響應技術都需要盡快完善和提高。
核電軟件能力建設急需加強。近幾年，我國核電軟件自主化開發取得關鍵突破，結束了我國核電沒有自主設計軟件的歷史。
1.2 復雜性增加
核電站建設是大型的復雜基礎設施項目，涉及大量的外部和內部利益相關方，這些利益相關方有不同的訴求，也可能受到政治政策的影響，他們的多種需求有時是沖突的，作為核電設備的設計方要同這些利益相關方協調溝通，消除沖突。核電設備設計中受到各種法律法規、場地條件、工業規范和標準、公眾利益的制約，可行的設計方案空間有限。
接著，雙方就核電設備的抗震、斷裂和疲勞分析等力學性能分析技術展開項目技術交流，以及探討了圍繞著關鍵核電設備全生命周期運維管理的數字孿生系統。中廣核工程設計有限公司主要業務領域集中在核電工程咨詢、工程設計及在建核電工程和投運電廠的技術支持和服務等方面。而遠算科技是法國電力集團EDF（歐洲最大的核電運營單位，核能領域經驗豐厚）在中國工業仿真軟件領域的獨家戰略合作伙伴，深耕核電業務與應用場景。
因此，我們將所有核電廠設備分為小部分或部分，每個部分都有自己的維護工程師負責。他們計劃自己的所有工作，然后在大修前做好所有計劃工作準備，以確保他們獲得所有備件和所有資源，并且在大修期間他們都在現場。”
他補充道：“這是非常罕見的，我們在維護中進行所有的維護規劃和維護工程。
課程的基本內容如下：
核電行業的基本概念與介紹
有限元與結構力學回顧
應用在核電行業的機械規范與標準RCC-M
核電廠的設備老化概述
固體力學仿真軟件code_aster
遠算結構技術負責人戴工及各位結構仿真工程師則主要為同學們講述了code_aster的入門理論知識，分享了基于RCC-M標準的疲勞應用案例，
針對不同層級的調試，核電大體分為設備調試（單調）、系統調試（聯調）、全廠級的冷試與熱試、以及國家與國際層面的核安全機構驗收等。
基于模型的系統工程（MBSE – Model Based System Engineering）指從概念設計階段開始并持續貫穿于開發和后續生命周期階段支持系統需求、設計、分析、驗證和確認活動的正規化應用。
供應鏈整合方面，中核浦原作為集團對外合作窗口，通過與上海電氣、東方電氣、 哈爾濱電氣三大國內動力設備集團及部分民企合作，進行相關核電設備的集中采購。
3） 本表“合計值/整體值/平均值”中，裝機容量、發電量、上網電量為各機組合計值，核電設備利用小時數為全部機組整體值，機組能力因子為全部機組的算數平均值。
核電是高效清潔的能源， 世界發達國家都廣泛采用核電， 但在我國要積極發展核電， 受到制約的主要原因之一是核電的設備制造業不能滿足核電快速發展的需求， 特別是核電泵閥的設計、 制造嚴重滯后于核電建設的發展。
國家發改委高度重視核電泵閥國產化工作，為了積極推動核電泵閥的國產化工作，于2006年3月在廣州召開了核電設備國產化會議。
結緣鍛造
辛教授與鍛造行業的緣分，要從學院2011年承擔上海重型機器廠有限公司的大型鍛件加工設備—核電封頭鍛造專用工作轉臺開發項目開始，他參與了項目實施全過程，對應用該設備進行大型鍛件的鍛造有了深刻認識，也見證了學院承擔的上海重型機器廠有限公司委托的關于鍛壓設備、輔具和典型鍛件制造的企業重大專項課題以及學校與上重等企業共同承擔的國家重大專項的實施過程。
