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锆材在核电站的应用

来源:qqxcl 发表时间:2015-04-17 12:00:11 分享到
【摘要】
锆合金的热中子吸收截面小、导热率高、机械性能好,又具有良好的加工性能以及同UO2相容性好,尤其对高温水、高温水蒸气也具有良好的抗蚀性能和足够的热强性,所以锆合金被广泛用作水冷动力堆的包壳材料和堆芯结构材料,成为核电站的重要应用材料。

锆合金的热中子吸收截面小、导热率高、机械性能好,又具有良好的加工性能以及同UO2相容性好,尤其对高温水、高温水蒸气也具有良好的抗蚀性能和足够的热强性,所以锆合金被广泛用作水冷动力堆的包壳材料和堆芯结构材料,成为核电站的重要应用材料。

锆材

1、锆合金包壳管在核电站的重要性 

在众多核材料中,锆合金以其优异的核性能,成为燃料包壳管的首选材料,并取得了令人满意的效果。由于锆合金在反应堆内受中子辐照,力学性能会发生变化,强度升高,延性会降低、变脆,以及辐照伸长和扭曲变形,产生蠕变和内应力等现象,使其综合性能变差。因此,包壳材料属于一种高消耗品,需要进行周期更换。换料的周期一般为12个月,由于锆合金包壳管性能的提升,在有些电站已实现了18个月的换料周期。因此,锆合金在核电站仅作为包壳材料,其用量是相当巨大。目前,世界上核电站总数为440余座,总装机容量约3.6亿千瓦,每年对锆的需求近0.3亿吨。预计到2020年将超过1000座,每年对锆的需求将达0.7亿吨。   

2、锆材在核电站结构部件中的应用     

反应堆的结构部件有:高压容器、高压水箱、高压外壳、管路系统、阀门、泵、热交换器、冷却剂冷凝装置等。有许多如铍、钛、钒、钽、铌等均可用作结构材料,但锆属于最佳结构材料之一,这也是因为锆具有良好的核性能和适宜的机械特性。另外,锆具有强的吸氢能力,因此氢化锆是反应堆中优良的慢化剂。目前氢化锆不仅已在许多核辅助动力系统中获得应用,而且已在许多反应堆尤其是研究性堆中获得应用。

3、国内核电站对锆材的需求     

核电作为一个经济、清洁和环保的能源,在世界上得到大力发展。我国自上世纪90年代建成秦山一期、大亚湾一期以来,迎来核电大发展的时代,相继建立了秦山二、三期和岭澳及田湾等电站,使我国对锆材的需求逐年上升。

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