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304L不锈钢在核电站的应用
返回列表 来源: 发布日期: 2020.08.05

核电站涉及材料领域非常广泛,主要包括核燃料、中子慢化剂、核反应控制和反射材料、反应堆冷却剂、反应堆结构材料。其中,不锈钢主要作为反应堆结构材料得到应用。

核电站核燃料包壳材料、核反应堆的压力壳、反应堆堆内构件、蒸汽发生器传热管等都是关键结构材料,锆及锆合金、钢及镍基合金、铝合金是核电站最主要的三类结构材料,其中钢和镍合金由于生产技术成熟、来源较广、价格相对较低,成为核电站结构材料的首选目标。

据介绍,发电能力100万千瓦的核电站消耗钢材5万吨以上,反应堆本体的压力壳、堆内构件、控制棒驱动机构、一回路系统的设备、构件、部件等关键部位用的钢和镍合金,其数量多达数千吨,就压水堆和沸水堆而言,与一回路冷却剂接触的设备和构件,90%以上是用钢和镍合金制造,在钢和镍合金中不锈钢占80-90%,以下为核电站用不锈钢的具体情况。

压力容器

压力容器是核电站最关键的设备,堆芯设备及堆内构件放置于压力容器中并发生核裂变,压力容器是防止放射性外逸的重要屏障。根据容器承压及工作环境,各类反应堆用容器材质有所区别。

堆芯、堆内结构、控制棒驱动机构

轻水堆大量使用不锈钢,除力学性能满足要求的原因,抗辐照性能好也是一个主要原因。其使用不锈钢主要部件为:燃料组件主要用高镍合金或奥氏体不锈钢以及铬镍不锈钢;控制棒组件一般选用铬镍奥氏体不锈钢等;堆内构件采用铬镍不锈钢板材、锻材、管材等。

其它堆型包括钠快冷堆和核素生产堆,分别选用铬镍奥氏体不锈钢和奥氏体不锈钢、双相不锈钢。

一回路管道和冷去剂泵

轻水堆的主管道,沸水堆压力较低,管壁可以较薄,主要用不锈钢,我国小型压水堆主管道采用0Cr18Ni10Ti不锈钢锻管。一般反应堆一回路主泵外壳为不锈钢铸件,小型压水堆主泵则用不锈钢整体锻造,主轴用不锈钢锻件。

其他堆型,包括重水堆、生产堆、钠快冷堆一回路管道均用奥氏体不锈钢,气冷堆一回路与蒸发器相连接的管道,温度较低时采用碳钢和低合金钢,对于高温气冷堆,随温度不同,则选用耐热钢和高镍合金。

蒸汽发生器和热交换器

蒸发器和热交换器是通过一回路冷却剂把反应堆所产生的热能传给二回路的工作介质水,使水变为蒸汽的设备。轻水堆中蒸发器传热管材料由于工况恶劣,主要采用高镍合金,支撑板采用0Cr13AL铁素体不锈钢,上部汽水分离器等全部采用奥氏体不锈钢。

重水堆蒸发器管为镍基合金,钠快冷堆中间热交换器的传热管一般选用304、321、316,蒸发器传热管主要采用铬钼系耐热钢,生产堆传热管、管板、隔板等均采用奥氏体不锈钢,我国选用双相不锈钢效果更好。

核电用钢未来发展趋势

我国一直致力于和平利用核能,1991年完全自主技术的秦山核电站一期投入运营,开创了我国核电发展的历史。1993年并网发电的大亚湾核电站,则采用了国外的成熟技术。这种自主创新与国际合作并重的发展道路,使我国的核电产业快速发展起来,秦山二期、岭澳、田湾等一大批核电工程相继拔地而起。自主创新技术也取得重大突破,具有高安全性和经济性的第三代核电技术——华龙一号,已经在多地开工建设,标志着我国核电技术达到了世界先进水平。在第四代核电的发展上,我国提前布局,不但高温气冷堆技术领跑全球,而且在快中子堆等方面也已经有了重大突破。

不锈钢广泛应用于核电站中的关键部件,占核电机组部件采购成本的80%以上,核电设备将为不锈钢行业的发展迎来很好的发展机遇。同时,我国应抓住第4代核电站发展的新机遇,加大钠冷快堆相关设备和材料的研发力量,使我国尽快成为核电大国和核电强国。

本文来源网络,中兴溢德不锈钢整理。

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