众所周知,核电是一种新型的、高效的、安全的、清洁的、可持续的能源,与 传统能源相比具有极大优势。由于受制于实际发展的需要,核电的经济性是不得不 考虑的重要指标。而经济性主要由机型的固有特点决定,故经济性的提高需要从研 发新机型方面着手[2]。

相较于经济性,核电的安全性则是一个更加重要的指标,这不仅关乎社会经济 的发展,更关乎万千百姓的日常生活。从第一代核电站发展至今,核电站机组的安 全性已经得到了大幅度的提高,但从上述所说的三里岛、切尔诺贝利以及福岛核事 故中可以看出,核电站并没有我们理论上所预计的那般安全。

核电站安全的具体内容:选址阶段的安全问题;运行阶段的安全问题;弃置阶 段的安全问题;最为重要的是设计阶段的安全问题[3]。

从核事故来看,设计上存在问题是其产生的重要原因。为了提高安全性,必须 在设计过程中严格遵守“纵深防御”的基本准则,建设多层屏障以实现多级保护

[3]。这对核电站的材料提出了更高的要求。

目前,中国已为提高核电安全采取了实质性举措:一是进行核电站的大检查, 从 11 年 4 月开始启动。其中,一阶段对处于运行中的核电站进行安全检查(已完 成),二阶段是对在建核电站的安全状况进行全面的复审。二是加紧制定中国核安全 规划,在规划被批准前,中国将暂停新建核电项目的审批工作[4]。

 核电用材料

1。2。1 核电站的工作环境、晶间腐蚀及核电用材

核电站的工作环境比较严苛——高温、高压、辐射、高浓度的电解质,这就要 求材料在具有良好的强度、良好的塑韧性的基础上拥有较好的耐腐蚀性能、抗疲劳 性能、抗应力腐蚀破裂的能力[5]。如果材料的选择出了问题,那么可能会导致在使 用的过程中出现严重的局部腐蚀问题,进而造成严重的经济损失。其中,危险性较 大的腐蚀是晶间腐蚀。

晶间腐蚀是在微电池作用下引起的一种局部破坏现象,是金属材料在特定介质 中沿晶界产生的腐蚀[6]。这类腐蚀通常始于表面,沿晶界向内部扩散,形成溃疡性 腐蚀,之事整个金属材料的强度几乎全部丧失。其特征主要有:从宏观看,金属表 面似乎没有发生破坏,但在腐蚀严重的情况之下,晶粒间的结合力已经非常小了, 此时轻轻地敲击受晶间腐蚀的金属,不会发出清脆的金属声,如果再用力地敲击金属,则会破碎成小块甚至粉块,故晶间腐蚀的危害性极大。其产生的必要条件为:

①晶粒本身的物理化学状态与晶界处存在差异;②特定环境因素,例如湿大气、高 温水、电解质溶液等。

晶间腐蚀的机理主要是:在腐蚀性介质中,金属材料晶粒和晶界明显地表现出 电化学差异,导致晶界处优先遭到腐蚀[6]。产生这种现象的金属学因素主要有:① 溶质原子在晶界处的偏析;②晶界处内应力较大;③晶界上的异相析出(导致缺乏 某些元素,产生易蚀相);④刃形位错及空位在晶界处积聚。

为应对核电站的严苛工作环境,故需要使用高温合金,而其中的镍基合金在核 电站有着极为广泛的应用——压力容器的驱动管座、压力容器内部支撑块、各种测 量系统的管座及管套、蒸汽发生器传热管、稳压器的电加热套管、堆内构件等。主 要采用镍基合金是 600 合金、690 合金、800 合金。本课题所研究的镍基合金主要用 于核电站的支撑板。 

1。2。2 镍基合金的简介

高温合金按照基体分为铁基高温合金(600-800℃)、镍基高温合金(650- 1000℃)和钴基高温合金(750-1100℃)。镍基高温合金以镍为基体(镍含量通常大 于 50%),其在 650-1000℃的温度下有着优良的抗氧化抗燃气腐蚀能力,同时还具 有比较高的强度。其可分为镍基耐蚀合金,镍基耐热合金,镍基耐磨合金,镍基形 状记忆合金与镍基精密合金等。

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