核反應(yīng)堆最后一道安全防線用什么鋼?
核電站安全的基本目標(biāo)是,確保公眾和廠區(qū)工作人員在所有運(yùn)行工況下受到的輻射照射保持在適當(dāng)?shù)囊?guī)定限值之內(nèi);在事故工況下受到的輻射保持在可接受的限值之內(nèi);同時(shí),確保在事故工況期間和之后的任何釋放不超過可接受的限值。為此,核電站設(shè)計(jì)中設(shè)置了四道反應(yīng)堆安全屏障。
第一道屏障——核燃料芯塊?,F(xiàn)代反應(yīng)堆廣泛采用耐高溫、耐輻射和耐腐蝕的二氧化鈾陶瓷核燃料。
第二道屏障——鋯合金包殼管。二氧化鈾陶瓷芯塊被裝入包殼管,疊成柱體,組成了燃料棒。
圖1 壓水堆核燃料組件
第三道屏障——壓力容器和封閉的一回路系統(tǒng)。
圖2 AP1000第三道防御屏障
第四道屏障——安全殼。安全殼,俗稱“核反應(yīng)堆廠房”,一般是壁厚近1米的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),內(nèi)表面加有不銹鋼內(nèi)襯以確保良好的密封性,防止放射性泄漏。
對(duì)于AP1000核電站,反應(yīng)堆廠房采用雙層殼體結(jié)構(gòu),內(nèi)層為鋼制安全殼,外層為混凝土結(jié)構(gòu)的屏蔽廠房。
圖3 第四道防御屏障
核電站安全殼是核反應(yīng)堆的圍護(hù)結(jié)構(gòu),它是阻止放射性物質(zhì)向環(huán)境逸散的最后一道屏障,它一般采用雙層殼體結(jié)構(gòu),對(duì)放射性物質(zhì)有很強(qiáng)的防護(hù)作用,萬一反應(yīng)堆發(fā)生嚴(yán)重事故,放射性物質(zhì)從堆內(nèi)漏出,由于有安全殼廠房的屏障,對(duì)廠房外的環(huán)境和人員的影響也微乎其微。
安全殼外層用鋼
安全殼的外層是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),厚度900mm,能抗拒飛機(jī)俯沖撞擊、常規(guī)爆炸物的破壞、臺(tái)風(fēng)、海嘯、地震,內(nèi)部爆炸沖擊等,現(xiàn)在國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)的核電安全殼其主要用鋼為普通的建筑用三級(jí)以上螺紋鋼。
圖4 “華龍一號(hào)”福清核電站安全殼鋼筋混凝土層用鋼筋
安全殼內(nèi)層用鋼
安全殼的內(nèi)層稱為鋼襯里,當(dāng)前,對(duì)于鋼襯里的重要作用和結(jié)構(gòu)形式人類的認(rèn)識(shí)也是逐漸深入,核電站安全殼鋼襯里已簡(jiǎn)單退化成核電站安全殼密封性能的需求,不再充當(dāng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度需要,但是對(duì)于殼體混凝土裂縫開展隱患起到有利的降低作用。作為鋼襯里密封板既充當(dāng)密封性能作用,又降低了混凝土的收縮和徐變、減少了混凝土開裂風(fēng)險(xiǎn)。
圖5 “華龍一號(hào)”福清核電站鋼襯里外側(cè)施工圖貌
圖6 “華龍一號(hào)”福清核電站鋼襯里內(nèi)側(cè)施工圖貌
鋼襯里的主體是用厚度8mm以上的鋼板焊接而成的罐體結(jié)構(gòu),主要用鋼牌號(hào)有20HR、20HR-B兩個(gè),其牌號(hào)化學(xué)成分表如下:
20HR、20HR-B牌號(hào)力學(xué)性能如下:
另外,其還需要滿足300℃的高溫力學(xué)性能。
同時(shí),對(duì)焊接性能也有一定要求。
20HR牌號(hào)的起源
20HR牌號(hào),其20是指C名義含量為0.20,H是核電,R為壓力容器()。其早期是由老國(guó)標(biāo)鍋爐鋼20g牌號(hào)演變而來。而我國(guó)核電技術(shù)起初是從法國(guó)引進(jìn),與法國(guó)牌號(hào)A42近似。20HR牌號(hào)首用與我國(guó)秦山核電站二期的鋼襯里。
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