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不锈钢在原子能工业中的具体应用
发布者:不锈钢管厂(www.zjhstg.com) 发布时间:2021/7/18 阅读:247

  当今世界,原子能对于人们来说已经不是陌生的东西了。然而,你可曾想到,不锈钢(括铁镍基及镍基耐蚀合金)在原子能工业的发展中起着重大作用呢?为了说明这一点,不妨先从原子能工业的几个主要环节谈起。粗略地说,原子能工业由三大环节组成,核心环节是核反应堆。另一个环节在反应堆之前,称为前处理系统,其主要任务是从矿石中提取核燃料金属并进行加工。还有一个环节在反应堆之后,称为后处理系统,其任务是将“燃烧”过的核燃料进行化工处理,以排除废物,提取有用的放射性物质,回收未“烧完”的核燃料。

 

  上述的每一个环节,如果没有各种不锈钢制的装置或设备,核反应堆就不能顺利地运行。在前处理阶段,需要把矿石粉碎后用酸或碱溶解,以使核燃料金属从矿石中转移到溶液中,这个过程叫做浸出。目前常用的浸出剂是硫酸,浸出液就是含有多种金属子的稀硫酸溶液。这样,浸出及随后的一系列操作,都得在耐硫酸腐蚀的设备中进行。这些设备或构件多用含钼(或钼和铜)的奥氏体不锈钢甚至铁镍基合金制造。同时输送这些酸性矿浆或溶液的耐酸泵及管道,也都是不锈钢制作的。

 

  这种直接从矿石中提取出来的有用物质,一般为核燃料金属的粗制氧化物,为使它成为能在反应堆中“燃烧”的核燃料,还需对它进行提纯、氟化或氢氟化等一系列化工处理。这时用的设备必须能耐含氟化物的酸溶液、氢氟酸及氟化物气体的腐蚀。高铬镍不锈钢、耐热钢以及含铬、钼及铜的镍基耐蚀合金,是制造这类设备常用的材料。

 

  反应堆中的情况与前处理阶段有所不同。以目前最常用的加压水反应堆为例,堆内构件主要受高温高压水的腐蚀。此外,堆心部分的结构材料还要受到强烈的中子辐照,虽然腐蚀环境不算苛刻,但要求材料的使用寿命长、安全度高,不容许有腐蚀产物的沾污。因此,这里到处都离不开不锈钢,起支撑、固定作用的骨架、格栅等是用超低碳奥氏体不锈钢制作的;卸料用的脉冲管和固定管系的螺钉(一个不太大的反应堆中要用几千个)是用奥氏体-铁素体双相不锈钢制作的;用于屏蔽中子辐照的防护板,是高硼不锈钢制作的;各种管道及联系构件也都是奥氏体不锈钢制作的······因此可以说,除了燃料元件和石墨反射体之外,原子能反应堆里几乎是不锈钢的世界。

 

  反应堆内产生的热量由压力水导出,通过热蒸发器产生高压过热蒸汽用以发电。这里输送压力水的管路系统要求用高温强度较高的含钼、氮不锈钢,而蒸发器则要根据不同情况使用双相不锈钢、铁镍基合金及镍基合金等。

 

  核反应堆的后处理阶段所接触到的腐蚀性介质不仅多种多样,而且对设备的要求更为苛刻。同时为了确保反应堆安全生产,防止放射性物质泄露,对结构材料的性能、质量要求也特别高。去除燃料包壳和溶解燃料芯要用腐蚀性极强的混合酸,如硝酸-氢氟酸、硝酸-盐酸、硫酸-氢氟酸或氢氟酸-氟化物等,这时设备材料常用含有铬、钼及钢等多种合金元素的镍基合金。在随后进行的排除放射性废物、萃取有用的核燃料及放射性产品等一系列化工处理中,也要用大量高合金的镍铬钼铜不锈钢。

 

  另外,核反应堆后处理阶段还有很多“清洁”设备,一般在弱腐蚀性环境中使用,但要求不生锈,不容许有腐蚀产物,容易清理。这类设备多采用较廉价的铁素体不锈钢。总之,原子能工业的发展与不锈钢技术的进步有极为密切的关系。随着我国原子能发电事业的迅速发展,不锈钢在其中将会作出越来越大的贡献。

 

 
 

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