不銹鋼在核電站的應用
無錫不銹鋼板廠(chang)家無錫漢能不(bu)銹鋼2020年9月(yue)1日(ri)訊 核電站涉及材料領域非常廣泛,主要包括核燃料、中子慢化劑、核反應控制和反射材料、反應堆冷卻劑、反應堆結構材料。其中,不銹鋼主要作為反應堆結構材料得到應用。
核電(dian)站核燃料(liao)(liao)包殼材料(liao)(liao)、核反(fan)應堆(dui)的壓力殼、反(fan)應堆(dui)堆(dui)內構件、蒸汽發生器傳熱管等都是關鍵結構材料(liao)(liao),鋯及鋯合(he)(he)金(jin)、鋼及鎳基合(he)(he)金(jin)、鋁合(he)(he)金(jin)是核電(dian)站最主要的三類(lei)結構材料(liao)(liao),其(qi)中鋼和(he)鎳合(he)(he)金(jin)由于(yu)生產技術成熟、來源較廣、價(jia)格相(xiang)對(dui)較低,成為(wei)核電(dian)站結構材料(liao)(liao)的首選(xuan)目標。
據介紹,發電(dian)能力(li)100萬千瓦的核(he)電(dian)站消耗鋼材(cai)5萬噸以(yi)上,反應堆(dui)本體(ti)的壓力(li)殼、堆(dui)內構(gou)件、控制棒驅動(dong)機構(gou)、一回路(lu)系統的設(she)(she)備、構(gou)件、部件等關鍵部位用(yong)的鋼和(he)(he)鎳合(he)金,其數量多達數千噸,就壓水堆(dui)和(he)(he)沸水堆(dui)而言,與一回路(lu)冷卻劑接觸的設(she)(she)備和(he)(he)構(gou)件,90%以(yi)上是用(yong)鋼和(he)(he)鎳合(he)金制造,在鋼和(he)(he)鎳合(he)金中不銹鋼占(zhan)80-90%,以(yi)下為(wei)核(he)電(dian)站用(yong)不銹鋼的具(ju)體(ti)情況。
壓力容器是核電(dian)站最關鍵的設(she)備,堆芯設備及堆內構件放置于壓力容器中并發生核裂變,壓力容器是防止放射性(xing)外(wai)逸的重(zhong)要(yao)屏障。根據(ju)容(rong)(rong)器(qi)承壓及(ji)工作環(huan)境,各(ge)類反應堆用(yong)容(rong)(rong)器(qi)材質有所區(qu)別。
輕水堆大(da)量使用不(bu)銹鋼,除力學性(xing)能滿足要求的原因,抗(kang)輻(fu)照性(xing)能好(hao)也是一個主要原因。其使用不銹鋼主要部件為(wei):燃料組件主(zhu)要(yao)用(yong)高鎳合(he)金或(huo)奧氏體不(bu)銹鋼以(yi)及(ji)鉻(ge)鎳不(bu)銹鋼;控制棒組件一般(ban)選用鉻鎳(nie)奧氏體不銹(xiu)鋼等;堆內構件采用(yong)鉻鎳不銹(xiu)鋼板材、鍛材、管材等。
輕水堆(dui)的主(zhu)管(guan)(guan)道(dao),沸水堆(dui)壓力較(jiao)低,管(guan)(guan)壁可以較(jiao)薄(bo),主(zhu)要用不銹鋼(gang),我(wo)國小型壓水(shui)堆(dui)主(zhu)管(guan)道采(cai)用0Cr18Ni10Ti不銹鋼(gang)鍛管(guan)。一般(ban)反應堆一回路主泵外殼為不(bu)銹(xiu)鋼(gang)鑄(zhu)件,小型(xing)壓水堆主泵則用(yong)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)整(zheng)體鍛造,主軸用(yong)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)鍛件。
其(qi)他堆型,包括重水堆、生(sheng)產堆、鈉快(kuai)冷堆一回(hui)路管道均用奧氏體不銹鋼(gang)(gang),氣(qi)冷堆一回(hui)路與(yu)蒸發器相連(lian)接的管道,溫(wen)(wen)度較(jiao)低(di)時采用碳鋼(gang)(gang)和低(di)合(he)金(jin)鋼(gang)(gang),對于(yu)高溫(wen)(wen)氣(qi)冷堆,隨(sui)溫(wen)(wen)度不同,則(ze)選用耐(nai)熱鋼(gang)(gang)和高鎳合(he)金(jin)。
蒸(zheng)發(fa)器(qi)和(he)熱交換器(qi)是通過一回(hui)路(lu)冷(leng)卻劑(ji)把反應堆所產生的(de)(de)熱能(neng)傳給二回(hui)路(lu)的(de)(de)工作(zuo)介(jie)質水,使(shi)水變為蒸(zheng)汽(qi)的(de)(de)設備。輕(qing)水堆中蒸發器(qi)傳熱管材料由于工況惡劣,主要(yao)采(cai)用高鎳(nie)合金,支撐板采(cai)用0Cr13AL鐵素體不銹鋼,上部汽水分離(li)器(qi)等全部采(cai)用奧氏體不銹鋼。
重水堆蒸發(fa)器管(guan)為鎳基(ji)合金,鈉快(kuai)冷堆中間熱(re)交換器的傳(chuan)熱(re)管(guan)一(yi)般選用(yong)304、321、316,蒸發(fa)器傳(chuan)熱(re)管(guan)主要采(cai)用(yong)鉻(ge)鉬系耐(nai)熱(re)鋼(gang),生產(chan)堆傳(chuan)熱(re)管(guan)、管(guan)板、隔板等(deng)均采(cai)用(yong)奧氏體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang),我國(guo)選用(yong)雙相不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)效(xiao)果更好。
我國一(yi)直致力于和(he)平利用核能,1991年完全自(zi)主技術的秦山核電(dian)站一(yi)期投(tou)入運營,開創了我國核電(dian)發(fa)展(zhan)的歷史。1993年并(bing)網發(fa)電的(de)大亞灣核電站,則采用了國(guo)外的(de)成熟(shu)技(ji)術。這種(zhong)自主創(chuang)新與國際合(he)作并重的(de)發展(zhan)道(dao)路,使我國的(de)核電(dian)產業快速發展(zhan)起(qi)來(lai),秦山(shan)二(er)期、嶺澳、田灣等一大(da)批(pi)核電(dian)工程相繼(ji)拔地而(er)起(qi)。自主創(chuang)新技術(shu)也取(qu)得重大突破(po),具(ju)有高(gao)安(an)全性和經濟性的第三代核(he)電(dian)技術(shu)——華龍一號,已經在(zai)多地(di)開工建設,標(biao)志著我(wo)國核(he)電(dian)技術(shu)達(da)到(dao)了世界先進水平。在(zai)第四代核電的發展上,我國(guo)提前(qian)布局,不但(dan)高溫氣冷(leng)堆(dui)技(ji)術領跑全球,而且在(zai)快中子(zi)堆(dui)等方面也(ye)已(yi)經有了重大(da)突(tu)破。 不(bu)銹鋼廣泛(fan)應(ying)(ying)用于核(he)(he)電(dian)站(zhan)中的(de)(de)關鍵部(bu)件,占(zhan)核(he)(he)電(dian)機(ji)(ji)組部(bu)件采購(gou)成本的(de)(de)80%以上,核(he)(he)電(dian)設備(bei)將為不(bu)銹鋼行(xing)業的(de)(de)發展迎來(lai)很好的(de)(de)發展機(ji)(ji)遇。同時(shi),我國(guo)應(ying)(ying)抓住第4代(dai)核(he)(he)電(dian)站(zhan)發展的(de)(de)新機(ji)(ji)遇,加(jia)大鈉冷快堆相關設備(bei)和(he)材料的(de)(de)研發力量(liang),使我國(guo)盡快成為核(he)(he)電(dian)大國(guo)和(he)核(he)(he)電(dian)強(qiang)國(guo)。