一個性能優(yōu)良、使用可靠、價格合理的產(chǎn)品，必須在設(shè)計階段綜合考慮技術(shù)可行性、安全可靠性、經(jīng)濟合理性，做出優(yōu)化的設(shè)計。設(shè)計準則的確立，是優(yōu)良設(shè)計的基礎(chǔ)和依據(jù)。

目前，核電閥門在上主要采用ASME第三卷和RCC-M兩大標準設(shè)計制造。其中RCC-M是在ASME標準的基礎(chǔ)上，結(jié)合法國的設(shè)計經(jīng)驗，特別是法國的材料標準，其中涉及閥門方面的主要章節(jié)為 B3500、C3500、D3500，分別對應(yīng)核 1、2、3 級閥門。

我國核電閥門起步于20世紀50年代，主要采用RCC-M標準，并在此基礎(chǔ)上于20世紀90年代制定了核工業(yè)行業(yè)標準EJ/T，其中涉及閥門的設(shè)計、應(yīng) 力分析、抗震分析、材料、試驗、驅(qū)動裝置諸方面， 可以說是一個比較完整的核電閥門標準體系。由于它 是參照RCC-M標準制定的，在主要方面是一致的， 因此這里將二者綜合起來敘述有關(guān)核電站閥門的設(shè)計準則。2010年發(fā)布實施了 NB/T壓水堆核電廠閥門系列標準，替代了部分EJ/T標準。

(1)核電閥門功能的保證——核閥設(shè)計制造規(guī)范級

①核級要求核電閥門首先按其安全功能確定相應(yīng)的核安全等級，對閥門進行恰當?shù)陌踩旨?，能保證閥門的質(zhì)量與閥門在安全中所起的作用相適應(yīng)。 在定出閥門核安全等級的基礎(chǔ)上，規(guī)定它的設(shè)計制造要求，即設(shè)計制造規(guī)范等級（以下簡稱規(guī)范級）、抗 震要求以及質(zhì)量保證要求。

閥門分為3個規(guī)范級和1個NCh級，3個規(guī)范級由高到低分別為規(guī)范1級、規(guī)范2級和規(guī)范3級。

核1級：屬于反應(yīng)堆、反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)壓力邊界內(nèi)的閥門都為核1級閥門，對于壓水堆核電站其核級閥門的設(shè)計參數(shù)均為設(shè)計壓力17.2MPa;設(shè)計溫度 350℃。

核2級：主要在事故工況下執(zhí)行安全功能?；?上屬于專設(shè)安全設(shè)施用核級閥門（包括安全殼隔 離閥）。

核3級：用于反應(yīng)堆運行支持系統(tǒng)并與反應(yīng)堆運行關(guān)系密切的閥門。

NCh級：非設(shè)計制造規(guī)范級核電閥門。

規(guī)范級的劃分見表26-27。

對于壓力級小于或等于2. OMPa的非核安全級 (NC)的閥門，根據(jù)其要求的可靠性分類，詳見表 26-28。

①F級：其故障立即引起反應(yīng)堆停堆或電廠在很短時間內(nèi)停運的所有閥門。

②G級：其故障在短時間內(nèi)引起反應(yīng)堆停堆或大部分設(shè)備停運，或直接引起小部分設(shè)備停運的閥門。

③H級：其故障不影響電廠可利用率的閥門。

②抗震要求核電站的設(shè)計zui重要的原則是安全*，在任何情況下都應(yīng)保證人類的安全，這就需 要核電站的設(shè)計要在廠址可能發(fā)生地震的情況下，保證反應(yīng)堆的安全，防止放射性介質(zhì)外漏。在此要求下，將核級閥門都歸入抗震1類要求。

抗震分類的目的是對閥門的設(shè)計與評定提出抗震 要求，實際上是為了規(guī)定這些閥門在地震載荷下的功能要求。核安全級閥門均為抗震1類，抗震1類閥門根據(jù)不同的功能，分為抗震II類閥門和抗震1A類閥 門。II類閥門在極限安全地震動（SL2)作用下，僅 要求保證其壓力邊界的完整性，不提出對變形的限制 要求；1A類適用于能動閥門裝置，除要求保證其壓 力邊界的完整性外，還要求地震時和地震后有滿意的可運行性。NC表示無抗震要求。

質(zhì)量保證要求是以核安全等級為依據(jù)，并考慮到 一些其他因素，如產(chǎn)品的復雜性、成熟程度等而對不同的系統(tǒng)和產(chǎn)品進行分級的。質(zhì)量保證要求分為Q1、 Q2和Q3三個等級，QNC級閥門不提出質(zhì)量保證大 綱的要求。

③抗輻照要求反應(yīng)堆在運行中由于裂變反應(yīng)產(chǎn)生大量放射性物質(zhì)，這就要求在系統(tǒng)運行和維修時要盡可能降低放射性對環(huán)境的影響及對人體的傷害， 故在核級閥門設(shè)計時必須采取有效的措施。

a. 閥門材料選配要采用耐輻照、老化材料；

b. 閥門與介質(zhì)接觸表面其粗糙度精度要求需不低于6. 3m，以減少放射性介質(zhì)的附著，降低維修時對人員的傷害；

c. 為防止放射性對環(huán)境的污染，閥門在壽期內(nèi)要求外泄漏為零，內(nèi)漏在標準允許的范圍內(nèi)。

④壽命要求在核級閥門設(shè)計時要求其閥體、 閥蓋等主要承壓件其壽命與核電廠壽期相同，對于易損件，要求其更換周期應(yīng)滿足電廠換料周期。目前核電廠的換料周期大多為12個月。對于核1級閥門， 還必須按相關(guān)標準的規(guī)定進行疲勞分析，以滿足不同 工況下閥門的使用要求。 

(2)強度和剛度準則

在設(shè)計上首先應(yīng)考慮閥門的主要部件能承受持久的或瞬時的壓力和溫度交變下的各種載荷的作用力， 而不應(yīng)出現(xiàn)明顯的彈塑性變形。除常規(guī)的強度計算 夕卜，還應(yīng)采用有限元應(yīng)力分析和抗震計算分析等方法 來確保閥門產(chǎn)品的可靠性。

核級閥門通常都工作在惡劣的環(huán)境工況中，zui主要是放射性物質(zhì)，一旦發(fā)生泄漏將會危及人類的生命財產(chǎn)安全，對于強度和剛度的設(shè)計尤其重要。

首先公稱尺寸不小于DN25的規(guī)范級閥門均應(yīng)進行應(yīng)力分析，其目的在于閥門在承受各種載荷工況下具有必要的安全裕度，保證壓力邊界的完整性。應(yīng) 力分析不包括為避免其他失效類型如輻照、侵蝕和腐 蝕等作用下的損壞，也不包括閥門在所有環(huán)境下的可運行性。閥門應(yīng)力分析應(yīng)考慮閥門在運行時所處的不 同工況和載荷，并且要考慮各類載荷的共同作用，各級使用載荷應(yīng)按閥門技術(shù)規(guī)格書的規(guī)定，分析要符合 NB/T 20010. 1 或 RCC-M B3500/C3500/D3500 的規(guī)定。

其次核安全級閥門均應(yīng)進行抗震分析。核電廠中動力操作的能動閥門裝置都必須進行抗地震鑒定試驗，以保證閥門在地震時和（或）地震后有滿意的可運行性。

核電站用閥門在進行強度設(shè)計時必須滿足設(shè)計壓力和設(shè)計溫度的要求，主要包括如下內(nèi)容：

①根據(jù)設(shè)計溫度和壓力，按照核閥設(shè)計制造規(guī) 范級確定的設(shè)計規(guī)范級查找不同規(guī)范級規(guī)定的溫度壓 力基準，如RCC-MB3500 (規(guī)范1級）、C3500 (規(guī) 范2級）、NB/T20010.1等，從而確定閥門的公稱壓力級。

②按RCC-M或NB/T規(guī)定的zui小壁厚表確定閥 門的zui小壁厚。zui小壁厚應(yīng)考慮一定的腐蝕裕量。

③按標準規(guī)定的形狀規(guī)則確定閥門的各部分形 狀，如圓角、轉(zhuǎn)折、尖點等。

④按核級閥門標準進行應(yīng)力分析計算，包括一 次薄膜應(yīng)力、二次薄膜應(yīng)力、一次薄膜應(yīng)力+彎曲應(yīng)力，熱分析、循環(huán)載荷、疲勞分析、自振頻率分析、 抗震分析等分析計算。

⑤運用有限元分析軟件進行模擬分析計算。