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不銹鋼在原子能工業(yè)中的應用

來(lái)源:至德鋼業(yè) 日期:2021-07-26 07:44:01 人氣:2235

 當今世界,原子能對于人們來(lái)說(shuō)已經(jīng)不是陌生的東西了。然而,你可曾想到,不銹鋼(括鐵鎳基及鎳基耐蝕合金)在原子能工業(yè)的發(fā)展中起著(zhù)重大作用呢?為了說(shuō)明這一點(diǎn),不妨先從原子能工業(yè)的幾個(gè)主要環(huán)節談起。粗略地說(shuō),原子能工業(yè)由三大環(huán)節組成,核心環(huán)節是核反應堆。另一個(gè)環(huán)節在反應堆之前,稱(chēng)為前處理系統,其主要任務(wù)是從礦石中提取核燃料金屬并進(jìn)行加工。還有一個(gè)環(huán)節在反應堆之后,稱(chēng)為后處理系統,其任務(wù)是將“燃燒”過(guò)的核燃料進(jìn)行化工處理,以排除廢物,提取有用的放射性物質(zhì),回收未“燒完”的核燃料。


 上述的每一個(gè)環(huán)節,如果沒(méi)有各種不銹鋼制的裝置或設備,核反應堆就不能順利地運行。在前處理階段,需要把礦石粉碎后用酸或堿溶解,以使核燃料金屬從礦石中轉移到溶液中,這個(gè)過(guò)程叫做浸出。目前常用的浸出劑是硫酸,浸出液就是含有多種金屬子的稀硫酸溶液。這樣,浸出及隨后的一系列操作,都得在耐硫酸腐蝕的設備中進(jìn)行。這些設備或構件多用含鉬(或鉬和銅)的奧氏體不銹鋼甚至鐵鎳基合金制造。同時(shí)輸送這些酸性礦漿或溶液的耐酸泵及管道,也都是不銹鋼制作的。


 這種直接從礦石中提取出來(lái)的有用物質(zhì),一般為核燃料金屬的粗制氧化物,為使它成為能在反應堆中“燃燒”的核燃料,還需對它進(jìn)行提純、氟化或氫氟化等一系列化工處理。這時(shí)用的設備必須能耐含氟化物的酸溶液、氫氟酸及氟化物氣體的腐蝕。高鉻鎳不銹鋼、耐熱鋼以及含鉻、鉬及銅的鎳基耐蝕合金,是制造這類(lèi)設備常用的材料。


 反應堆中的情況與前處理階段有所不同。以目前最常用的加壓水反應堆為例,堆內構件主要受高溫高壓水的腐蝕。此外,堆心部分的結構材料還要受到強烈的中子輻照,雖然腐蝕環(huán)境不算苛刻,但要求材料的使用壽命長(cháng)、安全度高,不容許有腐蝕產(chǎn)物的沾污。因此,這里到處都離不開(kāi)不銹鋼,起支撐、固定作用的骨架、格柵等是用超低碳奧氏體不銹鋼制作的;卸料用的脈沖管和固定管系的螺釘(一個(gè)不太大的反應堆中要用幾千個(gè))是用奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼制作的;用于屏蔽中子輻照的防護板,是高硼不銹鋼制作的;各種管道及聯(lián)系構件也都是奧氏體不銹鋼制作的······因此可以說(shuō),除了燃料元件和石墨反射體之外,原子能反應堆里幾乎是不銹鋼的世界。


反應堆內產(chǎn)生的熱量由壓力水導出,通過(guò)熱蒸發(fā)器產(chǎn)生高壓過(guò)熱蒸汽用以發(fā)電。這里輸送壓力水的管路系統要求用高溫強度較高的含鉬、氮不銹鋼,而蒸發(fā)器則要根據不同情況使用雙相不銹鋼、鐵鎳基合金及鎳基合金等。


 核反應堆的后處理階段所接觸到的腐蝕性介質(zhì)不僅多種多樣,而且對設備的要求更為苛刻。同時(shí)為了確保反應堆安全生產(chǎn),防止放射性物質(zhì)泄露,對結構材料的性能、質(zhì)量要求也特別高。去除燃料包殼和溶解燃料芯要用腐蝕性極強的混合酸,如硝酸-氫氟酸、硝酸-鹽酸、硫酸-氫氟酸或氫氟酸-氟化物等,這時(shí)設備材料常用含有鉻、鉬及鋼等多種合金元素的鎳基合金。在隨后進(jìn)行的排除放射性廢物、萃取有用的核燃料及放射性產(chǎn)品等一系列化工處理中,也要用大量高合金的鎳鉻鉬銅不銹鋼。


 另外,核反應堆后處理階段還有很多“清潔”設備,一般在弱腐蝕性環(huán)境中使用,但要求不生銹,不容許有腐蝕產(chǎn)物,容易清理。這類(lèi)設備多采用較廉價(jià)的鐵素體不銹鋼。


 總之,原子能工業(yè)的發(fā)展與不銹鋼技術(shù)的進(jìn)步有極為密切的關(guān)系。隨著(zhù)我國原子能發(fā)電事業(yè)的迅速發(fā)展,不銹鋼在其中將會(huì )作出越來(lái)越大的貢獻。


本文標簽:不銹鋼 

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