核電(diàn)用(yòng)不锈钢情况
核電(diàn)用(yòng)不锈钢情况
核電(diàn)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,不锈钢主要作為(wèi)反应堆结构材料得到应用(yòng)。
核電(diàn)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、铝合金是核電(diàn)站*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,成為(wèi)核電(diàn)站结构材料的优选目标。
据介绍,发電(diàn)能(néng)力100万千瓦的核電(diàn)站消耗钢材5万吨以上,反应堆本體(tǐ)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(yòng)的钢和镍合金,其数量多(duō)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(yòng)钢和镍合金制造,在钢和镍合金中不锈钢占80-90%,以下為(wèi)核電(diàn)站用(yòng)不锈钢的具體(tǐ)情况。
压力容器
压力容器是核電(diàn)站*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(yòng)容器材质有(yǒu)所區(qū)别。
堆芯、堆内结构、控制棒驱动机构
轻水堆大量使用(yòng)不锈钢,除力學(xué)性能(néng)满足要求的原因,抗辐照性能(néng)好也是一个主要原因。其使用(yòng)不锈钢主要部件為(wèi):燃料组件主要用(yòng)高镍合金或奥氏體(tǐ)不锈钢以及铬镍不锈钢;控制棒组件一般选用(yòng)铬镍奥氏體(tǐ)不锈钢等;堆内构件采用(yòng)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(fēn)别选用(yòng)铬镍奥氏體(tǐ)不锈钢和奥氏體(tǐ)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(kě)以较薄,主要用(yòng)不锈钢,我國(guó)小(xiǎo)型压水堆主管道采用(yòng)0Cr18Ni10Ti不锈钢锻管。一般反应堆一回路主泵外壳為(wèi)不锈钢铸件,小(xiǎo)型压水堆主泵则用(yòng)不锈钢整體(tǐ)锻造,主轴用(yòng)不锈钢锻件。
其他(tā)堆型,包括重水堆、生产堆、钠快冷堆一回路管道均用(yòng)奥氏體(tǐ)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(yòng)碳钢和低合金钢,对于高温气冷堆,随温度不同,则选用(yòng)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(néng)传给二回路的工作介质水,使水变為(wèi)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(yòng)高镍合金,支撑板采用(yòng)0Cr13AL铁素體(tǐ)不锈钢,上部汽水分(fēn)离器等全部采用(yòng)奥氏體(tǐ)不锈钢。
重水堆蒸发器管為(wèi)镍基合金,钠快冷堆中间热交换器的传热管一般选用(yòng)304、321、316,蒸发器传热管主要采用(yòng)铬钼系耐热钢,生产堆传热管、管板、隔板等均采用(yòng)奥氏體(tǐ)不锈钢,我國(guó)选用(yòng)双相不锈钢效果更好。