中国核电建设概况及第三代核电施工特点

建筑机械化　2010(08)　27随着能源需求和低碳减排压力的加大,许多国家制定了新的大规模发展核电的规划。目前，我国核电发电比例与世界其他主要国家差距明显，世界上约16个国家和地区的核电发电比例在20%以上。2007年，我国颁布的《核电中长期发展规划（2005-2020年）》中，提出到2020年核电占全部电力装机容量的比例从现在的不到2%至少提高到4%。我国核电建设迎来了前所未有的建造高峰，截至2010年4月，我国在建核电机组23台，约占世界在建核电的40％，是核电在建规模最大的国家，“十二五”期间核电开工速度会不断加快。新一轮核电建设要求工期更短、工艺更新，特别是采用第三代核电技术核电站的模块化施工对大件吊装提出了新的要求，对超大型起重机的需求愈来愈多。目前国内拥有的900t以上履带式起重机见表1，主要分布在石油、化工、电力建设企业，其中，核电建设使用的2台超大型起重机最令人关注：山东海阳的1台特雷克斯—德马格的CC8800-1twin型3200t履带起重机和浙江三门的1台美国Lampson公司的LTL-2600型2600t履带起重机，据悉国内还要引进相同机型。此外，广东力特公司采购的三一1600t履带起重机年底交货，利勃海尔3000t履带起重机将很快推向市场，国内中联重科也正在开发3200t履带起重机，以上机型主要应用于核电吊装。随着核电站工程不断开工建设，将拉动超大型履带起重机市场需求。表1国内在用的900t以上履带式起重机最大起重量(t)320026001600135012501000900台数1112253制造商特雷克斯Lampson特雷克斯利勃海尔特雷克斯、抚挖特雷克斯、中联浦沅三一、马尼托瓦克28　2010(08)　CONSTRUCTIONMECHANIZATION期发展规划（2005-2020年）》，提出到2020年，核电运行装机容量争取达到4000万kW；2020年末在建核电容量应保持1800万kW。按照规划目标，到2020年，核电占全部电力装机容量的比重从现在的不到2%至少提高到4%。2009年国内同时在建的核电厂址已有11处，同时在建机组20台，见表1。计划新开工建设的核电站厂址有：广西防城港、湖南桃花江、江西彭泽、湖北咸宁大畈、辽宁徐大堡。预计截至“十一五”末全国在建核电将达到30个机组的规模。由于核电建设周期较长，工期一般在5～6年，因此要实现规划目标，在未来的15年内，我国平均每年将至少新开工建设2～3台百万kW机组核电站。未来10年甚至更长一段时间都将是核电建设的高峰时期。到2016年我国将会达到同时在建40台机组的规模。1　我国核电建设概况1.1　中国核电发展现状及未来规划经过半个世纪的发展，核电作为一种安全、经济、清洁、可靠的能源，已成为全球大规模可持续供应的重要能源。核电在主要能源大国中均占有较大的比重，截至2010年4月，全球正在运行中的机组共438台，总装机约3.7亿千瓦，约占全世界总发电量的17%。我国核电自上世纪70年代起步,按照“适度发展”的方针，截止目前，我国大陆有6座核电站共11台机组建成运行，分别是秦山一期、秦山二期、秦山三期、大亚湾、岭澳一期、江苏田湾，核电总装机容量906.8万kW，仅约占全国总装机容量的1.1%。随着我国经济快速发展，国家逐步认识到核电在调整能源结构、改善大气环境、促进科技进步和保障能源安全方面的作用，确立了“积极发展核电”的方针。2007年10月，国家发展和改革委员会正式颁布了《核电中长China’snuclearpowerconstructionoverviewandthethirdgenerationnuclearpowerconstruction’sfeatures■　中国核工业建设集团公司　尹清辽/YINQing-liao表1　全国在建核电站统计表项目名称台数装机容量（万千瓦）在建二代改进型机组秦山二期扩建2（2）130（130）岭澳二期2（2）216（216）红沿河一期4（4）448（448）福建宁德4（3）432（324）浙江方家山2（2）216（216）福建福清6（2）648（216）广东阳江6（3）648（324）海南昌江2（1）130（65）合计28（16）2868（1939）在建三代核电机组浙江三门2（2）250（250）山东海阳2（1）250（125）广东台山2（1）340（170）合计6（4）840（545）在建机组总数合计34（20）3708（2484）注：在建项目中，括弧内的数字为已经浇灌第一罐混凝土正式开工的机组数目。建筑机械化　2010(08)　291.2　我国核电技术发展路线核电技术通常按照堆型划分，但近几年来随着世界核电复苏带来的商业化需要，美欧等国的核电开发商为了标显其核电技术进步状态而将核电划分为四代。第一代指各国在20世纪50年代开发建设的实验性原型核电站，第二代指20世纪70年代至现在正在运行的大部分商业核电站，第三代核电技术是指满足《美国用户要求文件（URD）》或《欧洲用户要求文件（EUR）》具有更高安全性的新一代核电站技术。第四代核电技术是指目前正在进行概念设计和研究开发的有重大创新的核电站。第四代最快也要到2030年至2050年期间才可能实现商业应用。目前已进入商业化推广阶段的第三代核电有美国西屋公司的AP1000先进非能动压水堆，法国阿海珐公司的EPR欧洲压水堆和美国通用电气公司的ABWR先进沸水堆。第三代核电技术是在第二代核电技术上改进的，是目前国际上最先进、最成熟的核电技术。第三代核电技术共同特点是：为缩短工期、提高经济性，都突破原有方式，向模块化方向发展。在设计标准化、模块化条件下，加大工厂制造安装量，通过大模块运输、吊装、拼接，减少现场的施工量。2007年7月，中国国家核电技术有限公司与美国西屋联合体签署了第三代核电技术AP1000转让及核岛设备采购合同。2007年11月，广东核电集团和法国阿海珐签署了第三代核电技术EPR的技术转让及相关设备合同。国家的《核电中长期发展规划（2005-2020年）》明确，要“通过国际招标选择合作伙伴，引进新一代百万kW压水堆核电站工程的设计和设备制造技术，国内统一组织消化吸收，并再创新，实现自主化，迎头赶上世界压水堆核电站先进水平”。具体实施就是在引进美国西屋公司的AP1000核电技术的基础上，通过浙江三门和山东海阳各两台AP1000核电机组，即“第三代核电自主化依托项目”的设计、建造和运行实践，消化、吸收和掌握引进技术，实现AP1000核电技术的自主化和AP1000核电机组在我国沿海和内陆的产业化批量建设。在三代核电技术消化吸收前，我国还会建设一批二代技术的核电站。2　第三代核电的施工特点目前，我国在建的核电站中，大部分为二代改进技术核电站，浙江三门、山东海阳、广东台山核电站采用三代核电技术。AP1000核电施工的最主要特点是模块化施工。模块化施工是涉及设计、土建和安装技术的先进建造技术。模块化建造大量采用钢结构和钢板砼结构取代传统的钢筋砼结构，使得现场施工的工程量大大减少，而车间和现场预制的工作量大大增加。改变了先土建后安装的传统施工方法，将施工现场的串联作业改变为工厂预制、现场吊装的并联作业，从而使核电建造工期缩短。模块化施工类似“搭积木”，即在车间或现场预制区域将模块做好，然后利用超大型起重设备一个一个地进行搭接。由于大模块能够直接隔离出很多区域，因此被孤立的不同区域可以各自进行土建、安装，甚至单体调试等作业而互不影响。AP1000堆型核岛的施工模块分为结构模块和设备模块两大类，结构模块作为厂房结构的一部分，包括墙、楼板等组合，单堆总数为117个。结构模块包括：CA—内部将用砼浇灌的钢结构模块（24个）、CB—定位用的钢模板模块，将在其周围注入混凝土（35个）、CH—置于某处而形成构筑物一部分的模块，同时还安装有各种附属物，如风管、照明装置等（33个）、CS－钢楼梯模块（25个）。结构模块最大的为CA01和CA20，分别重870t和820t，设备模块总共69个，设备模块最重不超过80t。与常规压水堆电站的预应力砼安全壳不同，AP1000的安全壳系统由钢制安全壳和钢壳外围的屏蔽构筑物组成。钢制安全壳（CV）由6个结构模块组装建造而成，包括底封头和顶封头和四个筒体环。CV直径39.62m，高度65.63m，总重约3390t。其中底封头自重620t，运输重量730t，吊装重量670t。模块化施工对施工技术和施工组织带来新的挑战。模块化施工带来大量的预制、拼装和土建、安装等平行和交叉作业，因此除对设计、采购、预制、安装等计划和协调带来难度外，对大型起重运输设备的需求和频繁大量的大件设备吊装是模块化施工的主要特点。30　2010(08)　CONSTRUCTIONMECHANIZATION3　核电工程对大型履带起　重机的需求在二代改进技术核电站建设中，每个核电工程施工中，采用1台900吨级履带起重机和1台400t履带起重机的组合方式进行大件吊装，可以满足工程需要。目前国内生产最大的履带式起重机达到了千吨级，三一重工、中联重科、徐工和抚挖重工4家企业都生产出了千吨级产品，最大起重能力能满足二代改进技术核电站建设大件吊装（包括穹顶）需要。在三代核电建设施工中，模块化施工的现场大件吊装是一项关键工作，大型履带起重机进场成为工程建造的重大节点之一，其吊装工作量是原来建造方式的3～4倍。单体模块的重量也比过去重3倍以上，AP1000的模块中有一些特大型或者重型模块，其中具有代表性的模块有钢制安全壳底封头（CVBH）和顶封头（CVTH）、CV筒体环、CA20模块、CA01模块、压力容器和蒸汽发生器等。它们之中最重的模块加上吊索具的重量达到近千吨。并且要采用新式吊装工艺—开顶法进行吊装，即在反应堆厂房环吊安装前，用外部大型起重机将厂房内重型设备在厂房外吊装竖立，然后利用大型起重机的移动实现设备就位.这些对吊装机械有了更高的要求，需要超大型的吊装设备。以三门核电吊装为例：核岛大件吊装在反应堆厂房和辅助厂房封顶前部分设备采用Lampson公司的LTL-2600B型2600t履带式起重机进行吊装，其余设备采用塔机（最大起重量为12t）和汽车式起重机（100t以下）进行吊装作业。其中CA20模块在CA组装场地完成整体组装工作，子模块组件翻转和拼装需要两台起重机抬吊，主机选用SCC4000C/400t，辅机选用M4600s4/320t，组装完毕后由CA组装场地运输至核岛指定区域，采用2600t履带起重机吊装至核岛反应堆厂房内，CA20模块起吊重量900t。CA01模块结构总重约835.3t，在CA模块组装场地进行组装，组装完以后通过运输和2600t履带起重机吊装，安装就位于核岛反应堆厂房内。CA01模块整体吊装时，2600t起重机选用主臂工况，主臂122m，超起配重2500t，超起半径36.6m。此外，施工中100t以上的大件由2600t起重机吊装，如：大型砼预制板（穹顶扇形预制砼板，每块重约150t）、大型钢结构组件CA03模块（192t）等等。目前三代核电建设施工需要的主力起重机只能依靠进口，山东海阳核电建设购买德国德马格3200t履带式起重机，浙江三门核电建设购买了美国lampson公司生产的2600t履带式起重机，近期将要开工的采用AP1000技术建设的湖南桃花江、江西彭泽、湖北咸宁大畈也需要相同级别的大型履带起重机。在实现AP1000核电技术的自主化之后，AP1000核电机组将会在我国实现更大批量的建设，将需要更多2600～3200t级的履带起重机。采用三代核电技术的核电建设将拉动全球超大型履带起重机市场。4　结　论截至到2010年4月我国在建核电站工程已达到23个机组，为满足《核电中长期发展规划（2005-2020年）》提出核电建设装机容量4000万+1800万kW的目标，已经新开了近2800万kW装机容量，至少还需要新开2000万kW才能满足规划目标，因此按照现有《规划》目标，“十二五”期间将会是核电建设的高峰时期。目前，世界上约16个国家和地区的核电发