[摘要] AP1000压水堆技术的引进，使我们有机会对三代核电及其关键设备的制造技术有了近距离接触，有机会更清晰地了解核电发展方向及我们的差距，为确定企业核电发展方向打下了基础。
Accepting the Challenge from the G3 New Nuclear Power Technology and Overall Upgrading Nuclear Power Manufacturing Capability in SEC
ZHU Genfu
Abstract: The introduction of AP1000 PWR makes us to closely contact the G3 nuclear power and manufacture technologies for production of key equipment. So we have opportunities to clearly know the development direction of nuclear power and see where we lag behind. So it will lay a foundation to define the direction for the nuclear power development of enterprises.
1 AP1000关键设备制造者的新难题
1.1 设备单体增大对整体制造产生影响
机组容量增大和系统简化（AP1000的两回路设计）是设备单体尺寸增加、重量增加的主要原因。如：AP1000的蒸汽发生器单件就达633吨，比国内制造的同类产品（秦山二期的蒸发器为344吨）提升了一个等级。目前几大集团都在对各自的制造能力进行提升，解决起重能力是目标之一。
客观说，实现起重能力提升相对简单些，只要增加起重行车的起吊能力或增加行车就可以了。但设备单体增大带来的影响绝非起吊能力一项，它将贯穿整个制造过程，从材料采购、设施更新、工装制备，到加工校调、精度保证、过程检验等，都将受到由于设备单体增大的明显影响。像压力容器和蒸汽发生器这样数百吨的大设备，真正体现其制造难度的应该是容器大而重却要求极高的加工精度（以0.01毫米为单位）。
1.2 新的设计结构增加压力容器顶盖制造技术难度
原先布置在压力容器下封头上的堆芯测量仪表孔在AP1000设计中移到了上部顶盖封头上，使顶盖封头汇集了控制棒驱动管座孔和堆芯测量仪表孔，开孔数量大大增加。即，AP1000上封头在69个驱动管座孔的基础上增加了42个堆芯测量仪表孔，使开孔总数达到111个。封头球面上开如此多的贯穿孔，且孔的位置度（相邻孔距和任意孔距）要求又高、加上管座与封头焊缝的焊缝坡口形状为J形三维设计，大大增加了封头的加工难度。
1.3 锻焊结构对堆内构件制造技术提出新挑战
AP1000的堆内构件设计取消了堆芯罩组件（或称围辐板组件）螺钉连接结构，采用了折板焊接结构，即将围板折压成Ｗ形或Π形，然后Ｗ形与Π形围板之间、围板与辐板之间采用焊缝连接。因为采用了焊接结构，需要研究和攻克焊接程序和特殊工装，以减少焊接变形。同时需要研制大型阶梯形加工专机，以保证最终精度。所以可以说，虽然堆芯罩组件引入焊接工艺并非从三代设备开始，但随着锻焊结构越来越多地在堆内构件中应用，使一直以大型精密机械加工为主项和强项的堆内构件承制厂不得不拓展制造技术领域，转向以机械加工为主兼顾冷作和焊接的拥有综合技术的设备制造厂。这一改变，从制造技术和企业管理来说，无疑都是新的挑战。
1.4 大型锻件成为设备国产化的关键之一
锻件制造技术近年来发展很快。AP1000的压力容器顶盖封头采用了整体锻件，蒸汽发生器水室封头的接管冲孔翻边等，这些结构变化都需要特殊的锻造成形技术。
我们欣喜地看到可炼制双真空500～550吨级钢锭，锻压7.5米外径大筒体的生产能力正在形成，一些试验件正在进行中。
2 上海电气核电产业发展与核电制造能力
2.1 上海电气为迎战AP1000国产化打下坚实基础
上海电气是中国核电设备制造的发源地。经过三十年的艰苦创业，上海电气所属企业的核电设备制造经历了300MW核电机组、10MW高温气冷堆、600MW核电机组、1000MW核电机组等几个不同的发展阶段。
三十年的核电发展使上海电气从中取得了宝贵经验，形成了从核岛的压力容器、蒸汽发生器、稳压器、堆内构件、控制棒驱动机构、装卸料机、环吊、核级热交换器和核二、三级容器等设备到常规岛的汽轮机、发电机和主要辅机、以及大型锻件和仪控仪表等核电设备的配套供应链，使上海锅炉厂有限公司、上海第一机床厂有限公司、上海汽轮机有限公司、上海汽轮发电机有限公司、上海动力设备有限公司、上海重型机器厂有限公司、上海鼓风机厂有限公司、上海起重运输机械厂有限公司、上海电气集团上海电机厂有限公司、上海凯士比泵有限公司、上海自动化仪表股份有限公司等核电设备制造企业，在核电制造行业中脱颖而出。
上海电气的核电供货经验涵盖了技术攻关、生产管理、质量控制和项目管理等诸多领域，这对迎战AP1000大型核电设备的制造国产化必将产生积极作用。
2.2 上海电气的核电制造能力
（1） 反应堆压力容器、蒸汽发生器、稳压器（上海锅炉厂有限公司）
上海锅炉厂有限公司具有制造百万千瓦压水堆压力容器、蒸汽发生器/稳压器的丰富经验，随着上海电气临港重型装备制造基地的投产，上海锅炉厂有限公司的起重能力、机械加工能力等会得到大的提升，全面满足AP1000压力容器、蒸汽发生器的制造要求。
2006年6月9日，上海锅炉厂有限公司成为中国大陆首家取得由ASME委员会审核并颁发的ASME规范N、NPT、NS钢印许可资格证书的核电制造企业。
（2） 堆内构件、控制棒驱动机构（上海第一机床厂有限公司）
上海第一机床厂有限公司是承担反应堆容器内件的专业工厂，它几乎囊括了国产全部的堆内构件、控制棒驱动机构制造合同，曾分别为秦山一期、秦山二期、恰希玛一期、岭澳一期、清华高温气冷堆等项目提供了产品。目前上海第一机床厂有限公司正在承担秦山二期扩建、岭澳二期和恰希玛二期的堆内构件和控制棒驱动机构。
目前临港新基地新增制造能力项目已全面启动，最终拥有年产四套半的生产能力。
（3）装卸料机、环吊（上海起重运输机械厂有限公司）
上海起重运输机械厂有限公司具有环吊和装卸料机的生产业绩，目前主要与美国PAR公司合作生产，为韩国核电站提供环吊设备。
（4）大型核电铸锻件、主管道（上海重型机器厂有限公司）
上海重型机器厂有限公司获得国家核安全局颁发的核一级锻件和1000MW压水堆主管道等制造资格许可证。
上海重型机器厂有限公司拥有强大的冶炼、锻压能力，并建有亚太地区最大的热处理设施，是中国东南地区的铸锻中心。2005年开始，又投资13.3亿元进行核电装备（第三代）制造能力的升级改造，达到生产双真空钢锭最重600吨，单件锻钢件最重350吨的能力。
（5）半转速汽轮发电机组（上海汽轮机有限公司）
上海汽轮机有限公司在百万千瓦核电汽轮机的设计制造技术中，既可以采用已有实践经验的西门子-西屋公司九十年代的先进技术（半速、单轴）设计制造，也可以利用与西门子合资的有利条件，采用西门子已应用于芬兰5号机组（核岛为EPR堆型）的先进技术，从而适应机组的不同要求，给市场带来更多选择。
（6） 汽轮发电机（上海汽轮发电机有限公司）
上海汽轮发电机有限公司已经拥有西门子公司百万千瓦级核电汽轮发电机的设计技术和相关产品全套图纸，可在原有发电机成熟运行经验基础上与西门子公司联合进行进一步优化设计。
（7）核二、三类容器、热交换器（上海动力设备有限公司）
上海动力设备有限公司具有承担核级二、三类容器和辅机成套供货能力。目前正在执行岭澳二期180台、秦山二期扩建23台等项目。
（8）控制系统、仪器仪表（上海自动化仪表股份公司）
上海自动化仪表股份公司自70年代我国核电事业处于起步阶段时就涉足了核电仪表和设备的制造，承担并完成“国家核电仪表和控制系统科研攻关项目”30余项。已为我国核电项目累计提供了上万台核电仪表和近千套各类核电装置。目前正在进行国家发改委的2.1亿的国债项目。
3 全面提升上海电气核电制造能力
3.1 加强核电产业规划和组织管理
⑴ 收购新产业；I&C(上海海自动化仪表股份有限公司)
2006年2月，收购上海自动化仪表股份有限公司28.85％股权，成为上自仪的第一大股东。
上自仪已为国内外核电行业提供9891台核电仪表和47套各类核电系统装置，是国内所有商业堆及出口商业堆的合格供应商。
⑵ 组建核岛产业集团;上海电气重工集团
2007年1月4日,上海电气组建了专业化的核岛主设备产业集团——重工集团。上海电气重工集团组建是按照国家核电大发展的战略要求，在上海电气已有能力和资源基础上，以闵行和临港制造基地为基础，以大型铸锻件和核电设备制造技术为支撑、将核电产品作为集团专业化的重点。上海电气重工集团优化产业结构，突破上海电气在装备产业发展过程中的瓶颈制约，整合核电设备原材料生产与核岛主设备制造等优势资源，形成相对紧密的核电产业集团。重点发展大型核电铸锻件、压力容器、蒸汽发生器、稳压器、堆内构件、控制棒驱动机构、环形起重机、装卸料机等核岛主设备以及船用曲轴的成套、批量化生产。
从核电领域，重工集团包括：
上海电气核电设备有限公司（原上海锅炉厂核电化工设备公司）：生产核岛主设备压力容器、蒸发器等；
上海第一机床厂有限公司:生产核电反应堆堆内构件、控制棒驱动机构；
上海起重运输机械厂：生产核岛环形吊车、核燃料装卸料机;
上海重型机器厂有限公司：生产大型核电铸锻件、主管道等。
3.2 加大投资 全面提高核电装备能力
上海电气将核电装备作为重点产业来规划并发展。在基础投入方面，正以闵行基地、临港基地为代表，实施着前所未有的大改造、大投入。“两个基地、五个项目、六十亿投资”成为这一发展的标志。
（1）两个基地
——闵行基地：
闵行基地热加工技术改造、大锻件生产能力提升项目将于2007年底完成，项目完成后，将全面满足AP1000大型铸锻件向超大、超重、高技术发展的要求，实现压力容器、蒸发器、稳压器、堆内构件、主管道等核电主锻件年产5000吨的能力。
——临港基地：
2007年6月建成核岛和常规岛主设备生产能力提升项目，形成具有承制年产2套1000MW级压水堆的核岛主设备（压力容器、蒸发器、稳压器等）、1700MW第三代压水堆常规岛半速机组和195MW高温气冷堆压力壳、蒸发器等关键设备的能力。
2007年底建成堆内构件和控制棒驱动机构生产能力提升项目，形成年产4.5套堆内构件和控制棒驱动机构的能力。
2008年2月建成环吊和装卸料机生产能力提升项目，主要核电产品为核电站环型起重机和装卸料机等。
在核电仪表与控制系统方面，上海自动化仪表股份有限公司在国家发改委的支持下投资2.1亿已开展核电数字化仪控系统和核级自动化仪表研究及产业化项目，按计划、分步骤，计划最终于2010年前完成并用于大型先进压水堆核电站，提高其安全性和经济性。
（2）五个项目
五个项目情况见表所示：
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项目产品 |
投资 |
新增能力 |
主设备 |
项目建设期 |
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热加工改造项目 |
13.3亿 |
钢产量25万吨/年，大型铸钢件产量2万吨/年。 大型锻钢件用钢锭产量18万吨/年，大型锻钢件产量12万吨/年。 最大一次钢水量720吨，单件铸钢件最重450吨，双真空钢锭最重600吨，单件锻钢件最重350吨。 |
2500KN/6300kNm轨道式锻造操作机1台、165MN锻造压机1台、锻造加热炉5台、锻后热处理炉10台、台车式/井式/坑式性能热处理炉13台、烘箱1台、双梁桥式起重机16台、电动平车4台等工艺装备共计128台/套，其中2500KN/6300kNm轨道式锻造操作机为进口设备。100吨电弧炉、120吨LFV精炼炉、烘炉、真空罐等冶炼浇注设备，30吨/小时移动混砂机、80吨振动落砂机、斗式提升机等造型砂处理设备，热处理炉、抛丸机、电焊机、打磨机等精整设备及行车、检测设备等共计98台/套。 |
至 2007年12月 |
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临港重装备一期项目 |
32.66亿
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百万千瓦级火电、核电的加工、试验、总装、发运需求，6跨联合重型厂房，最大起重能力为1400吨，年产2.5套核电主设备、2.5套核电半速低压汽轮机、2.5套核电半速汽轮发电机。 |
添置核电及化工压力容器焊接、加工、热处理及检测设备，核电汽轮机和发电机关键件加工、试验和总装设备，特大型零部件极端加工设备，大型起重设备等。 |
至 2007年6月 |
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百万千瓦级核电堆内构件和控制棒驱动机构项目 |
3.65亿 |
年产4.5套核电堆内构件和控制棒驱动机构。 |
购置国产Φ200数控落地镗铣床等设备74台套、利用原有设备146台套。 |
至 2007年12月 |
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核电成套起重运输设备制造 国产化项目 |
9.54亿 |
主要生产核电站环型起重机核电站装卸料机、超大型起重机、超大型矿用电铲、海洋工程结构分段等，年产量5.6万吨。 |
50米直径环型起重机试验台起重能力200吨；装卸料机试验台；250吨以上重型厂房；大型三辊卷板机；龙门式自动埋弧焊机；Φ200*12米数控落地镗床；5000*12000数控龙门移动式铣床；Φ10000滚齿机等。 |
至 2008年2月 |
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核电数字化仪控系统和核级自动化仪表研究及产业化项目 |
2.1亿 |
将核电数字化仪控系统和核级自动化仪表研究及产业化项目成果用于大型先进压水堆核电站，提高其安全性和经济性 |
国家发改委2.1亿国债项目 |
至 2010年 |
（3）60亿投资
表中五项基础改造总投资达到61.25亿。
3.3 加大研发力度 提高技术能力
2005年底，以三代核电国产化为目标的“百万千瓦级压水堆核电站主要设备及材料研制”课题正式列入“上海市第一批科教兴市重点产业科研攻关项目”。该课题包括十个专题，研究核岛和常规岛关键设备制造技术，总投入1.02亿。经过一年努力，大部分专题已经完成。
2006年下半年，根据三代核电发展需要，上海电气补充新增了五个专题，涵盖主泵、数字化仪控系统、大型锻件、安全壳电器贯穿件及核电制造标准等项目。目前课题已列入第二批市科教兴市科研攻关项目，计划于今年陆续开展，最迟于2010年底完成。
3.4 加强质量管理 提高资质水平
ASME N，NPT，NS钢印及规范授权证书是美国ASME组织对生产民用核承压设备所定的准入条件。我们从2005年三代技术引进谈判中得知，若西屋公司AP1000技术中标，ASME N，NPT，NS钢印及规范授权证书将是国内参与分包的前提之一。
从2005年下半年开始，上海电气下属企业以务实而超前的工作思路，推进获取ASME N钢印资格的进程。经过将近一年努力，上海锅炉厂于2006年4月率先通过了ASME授权联检小组的认证，并于2006年6月份最终获得了证书，成为国内同类首家企业。
作者简介：朱根福，上海电气重工集团副总裁、上海电气核电部部长
