不銹鋼在核電站的應(yīng)用
無(wú)錫不銹鋼板廠(chǎng)家無(wú)錫漢能不銹鋼2020年9月1日訊 核電站涉及材料領(lǐng)域非常廣泛，主要包括核燃料、中子慢化劑、核反應(yīng)控制和反射材料、反應(yīng)堆冷卻劑、反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料。其中，不銹鋼主要作為反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料得到應(yīng)用。
核電站核燃料包殼材料、核反應(yīng)堆的壓力殼、反應(yīng)堆堆內(nèi)構(gòu)件、蒸汽發(fā)生器傳熱管等都是關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料，鋯及鋯合金、鋼及鎳基合金、鋁合金是核電站最主要的三類(lèi)結(jié)構(gòu)材料，其中鋼和鎳合金由于生產(chǎn)技術(shù)成熟、來(lái)源較廣、價(jià)格相對(duì)較低，成為核電站結(jié)構(gòu)材料的首選目標(biāo)。
據(jù)介紹，發(fā)電能力100萬(wàn)千瓦的核電站消耗鋼材5萬(wàn)噸以上，反應(yīng)堆本體的壓力殼、堆內(nèi)構(gòu)件、控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、一回路系統(tǒng)的設(shè)備、構(gòu)件、部件等關(guān)鍵部位用的鋼和鎳合金，其數(shù)量多達(dá)數(shù)千噸，就壓水堆和沸水堆而言，與一回路冷卻劑接觸的設(shè)備和構(gòu)件，90%以上是用鋼和鎳合金制造，在鋼和鎳合金中不銹鋼占80-90%，以下為核電站用不銹鋼的具體情況。
壓力容器是核電站最關(guān)鍵的設(shè)備，堆芯設(shè)備及堆內(nèi)構(gòu)件放置于壓力容器中并發(fā)生核裂變，壓力容器是防止放射性外逸的重要屏障。根據(jù)容器承壓及工作環(huán)境，各類(lèi)反應(yīng)堆用容器材質(zhì)有所區(qū)別。
輕水堆大量使用不銹鋼，除力學(xué)性能滿(mǎn)足要求的原因，抗輻照性能好也是一個(gè)主要原因。其使用不銹鋼主要部件為：燃料組件主要用高鎳合金或奧氏體不銹鋼以及鉻鎳不銹鋼；控制棒組件一般選用鉻鎳奧氏體不銹鋼等；堆內(nèi)構(gòu)件采用鉻鎳不銹鋼板材、鍛材、管材等。
輕水堆的主管道，沸水堆壓力較低，管壁可以較薄，主要用不銹鋼，我國(guó)小型壓水堆主管道采用0Cr18Ni10Ti不銹鋼鍛管。一般反應(yīng)堆一回路主泵外殼為不銹鋼鑄件，小型壓水堆主泵則用不銹鋼整體鍛造，主軸用不銹鋼鍛件。
其他堆型，包括重水堆、生產(chǎn)堆、鈉快冷堆一回路管道均用奧氏體不銹鋼，氣冷堆一回路與蒸發(fā)器相連接的管道，溫度較低時(shí)采用碳鋼和低合金鋼，對(duì)于高溫氣冷堆，隨溫度不同，則選用耐熱鋼和高鎳合金。
蒸發(fā)器和熱交換器是通過(guò)一回路冷卻劑把反應(yīng)堆所產(chǎn)生的熱能傳給二回路的工作介質(zhì)水，使水變?yōu)檎羝脑O(shè)備。輕水堆中蒸發(fā)器傳熱管材料由于工況惡劣，主要采用高鎳合金，支撐板采用0Cr13AL鐵素體不銹鋼，上部汽水分離器等全部采用奧氏體不銹鋼。
重水堆蒸發(fā)器管為鎳基合金，鈉快冷堆中間熱交換器的傳熱管一般選用304、321、316，蒸發(fā)器傳熱管主要采用鉻鉬系耐熱鋼，生產(chǎn)堆傳熱管、管板、隔板等均采用奧氏體不銹鋼，我國(guó)選用雙相不銹鋼效果更好。
我國(guó)一直致力于和平利用核能，1991年完全自主技術(shù)的秦山核電站一期投入運(yùn)營(yíng)，開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)核電發(fā)展的歷史。1993年并網(wǎng)發(fā)電的大亞灣核電站，則采用了國(guó)外的成熟技術(shù)。這種自主創(chuàng)新與國(guó)際合作并重的發(fā)展道路，使我國(guó)的核電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展起來(lái)，秦山二期、嶺澳、田灣等一大批核電工程相繼拔地而起。自主創(chuàng)新技術(shù)也取得重大突破，具有高安全性和經(jīng)濟(jì)性的第三代核電技術(shù)——華龍一號(hào)，已經(jīng)在多地開(kāi)工建設(shè)，標(biāo)志著我國(guó)核電技術(shù)達(dá)到了世界先進(jìn)水平。在第四代核電的發(fā)展上，我國(guó)提前布局，不但高溫氣冷堆技術(shù)領(lǐng)跑全球，而且在快中子堆等方面也已經(jīng)有了重大突破。 不銹鋼廣泛應(yīng)用于核電站中的關(guān)鍵部件，占核電機(jī)組部件采購(gòu)成本的80%以上，核電設(shè)備將為不銹鋼行業(yè)的發(fā)展迎來(lái)很好的發(fā)展機(jī)遇。同時(shí)，我國(guó)應(yīng)抓住第4代核電站發(fā)展的新機(jī)遇，加大鈉冷快堆相關(guān)設(shè)備和材料的研發(fā)力量，使我國(guó)盡快成為核電大國(guó)和核電強(qiáng)國(guó)。