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解密核电站工业用料

2015年12月30日,国家发改委正式复函,同意中国核工业集团公司申报的ACP100S海上浮动核电站纳入国家能源科技创新“十三五”规划。这将大大促进我国海上核能应用领域的发展,加强我国海洋开发建设能力。  此次国家发改委批复的ACP100S为“多用途模块式小型压水堆ACP100”的海上应用型号。而ACP100作为国家高新技术产业发展项目,2011年已获得国家能源局批复,且已完成所有科研攻关工作,具备工程建设条件。


核电站  

根据我国环境和经济可持续发展需要,发展核电是我国优化能源结构的优先选择,核电发展政策由 2005年的“积极发展核电”变为现在的“大力发展核电”。为了适应新能源发展战略,国家正在调整核电中长期发展规划,加强沿海核电发展,科学规划内陆地区核电建设。通过不断新增核电机组开工项目,力争到 2020年核电占电力总装机达到 5%以上。  

核承压设备及其制造要求  

核电站用钢是包括用于核电站的核岛、常规岛、电站辅助设备等设备制造用钢铁材料。核承压设备是指核动力厂及其他核反应堆中执行核安全功能的承压设备及其支承件,包括反应堆压力容器、稳压器、热交换器、管道、泵、阀门、贮罐以及堆内构件等;反应堆系统的钢制安全壳或混凝土安全壳的钢衬里;核燃料生产、加工、贮存、后处理设施以及放射性废物处理、处置设施中包容放射性物质的承压设备及其支承件;其他需要严格监督管理的核承压设备。  核承压设备根据核安全要求分为核 1、2、3级。我国核安全法规 HAF0901第八条规定:从事制造核承压设备关键承压材料(包括管材、棒材、板材、铸锻件和焊接材料)的单位,必须遵守 HAF0900和 HAF0901实施细则,并接受国家核安全局的独立监督,其中生产大型铸锻件的单位须取得制造资格许可证,焊接材料及其它材料由使用单位通过质量保证体系加以控制和监制。借鉴国外核电发展经验和我国实际,民用核安全设备实行许可证制度。包括民用核安全设备设计许可证、民用核安全设备制造许可证、民用核安全设备安装许可证、民用核安全电气设备许可证、以及民用核安全设备无损检验许可证。其中民用核安全设备制造许可证按照核级安全要求级别,又分为主设备设计/制造许可证、核2/3级设备设计/制造许可证、核级泵阀设计/制造许可证、核级管道、管配件、支撑等设计/制造许可证。截止到2009年2月底,国家核安全局颁发的国内企业持证单位已有110家,国外企业有8家。持证单位只能从事许可证上上标记的设备类型或典型设备的名称的设计、制造、安装和检测等内容。  

核级材料的特点  


核级材料是指用于民用核设施中的核承压设备制造、维修,并需符合有关核安全法规、导则和技术标准的钢铁和有色金属材料。这些材料可细分为碳素钢、低合金钢、不锈钢、镍基合金、钛及其合金、锆合金等,其类型涉及板、带、管、丝、棒和锻件等。  就核承压设备所用材料而言,依托法国技术的核电机组,通过大亚湾和岭澳等核电站的建设,对核承压设备用材已有所了解。AP-1000是我国首次引进的三代堆型,世界上尚无建成投产业绩,国内对其制造标准和选材并不了解。但 CRP-1000与 AP-1000在多数反应堆容器用材上相类似,但前者主要依据 RCC-M标准,而后者主要依据 ASME和相关核电标准。  核电设备用关键金属材料的国产化一直不尽人意。由于没有核电站整体设计权和核关键设备的知识产权,核电关键设备所用材料的选用和制造、标准体系建设也无话语权,主要依靠国外的技术采购规格书向国外企业采购,致使核电关键设备用金属材料的开发不能支撑核电设备国产化的需要。我国在建堆型的大型化,以及技术来源的多样化,又为关键设备用材料国产化增添了一定的难度。  与常规压力容器相比,核电用材料具有以下主要特点:  (1)核设备用金属材料设计考虑要素多。核能关键设备通常在高温、高压、强腐蚀和强辐照的工况条件下工作,对材料的要求极高,通常要满足核性能、力学性能、化学性能、物理性能、辐照性能、工艺性能、经济性等各种性能的要求,要达到专用的标准法规要求。  (2)质保体系要求严格。按法规、标准和采购技术条件规定完成材料的生产。我国 HAF003/01和 ASME等标准对核电材料生产全过程质量控制有明确的要求。对核级材料的设计、生产、试验、探伤运输全过程在严格的质保体系下完成。不符合项等进行有效的管理和监督,对有损于质量的情况提出切实有效的纠正措施,对各流程进行记录和监察,过程要求具有可追溯性。做到凡事有章可循,凡事有据可查,凡事有人负责,凡事有人监督。  (3)化学成分要求更严格。受压元件的 S、P含量一般都要求150ppM以下,反应堆压力容器某些部件要求80ppM,个别部件 S含量要求为50ppM以下。某些特定残余元素严格规定,如对奥氏体不锈钢硼含量不得超过 18ppM;与堆内冷却剂接触的所有零件(一般采用不锈钢或合金制造),其钴、铌和钽含量严格限定为 Co≤0.20%, Nb+Ta≤0.15%。某些接触辐照的承压容器,要求限制材料的铜、磷含量。  (4)力学性能试验项目多,指标要求严格。取样数量比压力容器多得多。取样位置也有严格的要求。从指标要求上看,夏比 V型冲击值要求比容器材料高得多,往往要同时提供 2个或 3个试验温度下的冲击吸收功、侧向膨胀量和纤维区面积等。  (5)无损检测要求更严格的。超声波探伤的验收要求比常规压力容器高得多;部分容器用钢板 UT探伤重叠部分要求达到 10%~15%。对于所有受压部件都有严格的表面质量要求,经过 VT和 PT探伤检验。  (6)核电用材的规格大、单重重、甚至有表面光洁度要求。核电设备用钢板厚度达到 300mm,最大锻件重达 300吨以上。核级管材、不锈钢材等产品尺寸精度要求高,一些小径、薄壁、特长管材,要求直度和表面光洁度。需通过精密超声波、涡流探伤,制造难度极大

   

编辑时间:2016/6/16
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