引言

材料是人类赖以生存和发展的物质基础,是人类社会进步的标志和里程碑,是社会不断进步的先导,是国家实现可持续发展的支柱。目前我国还不是材料强国,存在诸多问题需要改进:在制造环境、运行环境和自然环境的作用下,材料出现过早腐蚀、老化、磨损、断裂(疲劳),材料及其制品在使用可靠性、安全性、经济性和耐久性方面还有大量的工作要做。
  在大力倡导低碳经济的今天,随着科学技术不断革新,核电站(厂)的作用越发明显,有效利用和发展核能势不可挡。但核电设备材料在苛刻的环境下运行,腐蚀难以避免。核电站(厂)属高投入、高产出设施,对腐蚀防护技术的需求越发严格,主要包括水冷式堆型核电站的腐蚀与防护和特殊类型核反应堆的腐蚀与防护。核电材料的腐蚀主要包括金属的腐蚀和非金属的腐蚀;核电材料老化主要包括载荷、介质、温度、辐照及其耦合作用引发的材料脆化、腐蚀、质量减少及由此造成的材料脆断、开裂、腐蚀、放射性物质迁移等。我们必须了解,材料的腐蚀、老化及其导致的失效将影响部件、设备和系统的功能,从而影响核电站(厂)的安全运行,造成安全事故和严重经济损失及不可估量的社会影响。在发达国家,核电事故频发,导致了较大经济损失。比如,2011年3月11日发生的日本福岛七级核事故造成堆芯融化、堆顶爆炸、放射物大量外泄,造成死亡及下落不明的人员近2万人,大面积地造成了日本的核污染,给日本国民经济及社会造成难以估量的危害,对周围海域及大气造成了严重的影响。
  与发达国家相比,我国核电建设起步较晚。20世纪80年代以来,国内相关科研院所及核电企业借助于后发优势,充分借鉴了国外核电发展的经验和教训,有效地避免了国外曾经出现过的诸如蒸汽发生器传热管应力腐蚀破裂等一些典型事故。开展了一系列核电关键材料的腐蚀与防护研究,腐蚀防护技术及核级涂料研制生产都取得了重大进展,为保障我国核电安全高效发展做出了重要贡献。
  根据我国能源政策及发展规划,到2020年我国的核能发电总量将从现在的900万千瓦增加到4000万千瓦。未来十几年里,等于一年增加一个大亚湾核电站。核电厂设备随着反应堆年龄的增长,面临老化和退化,腐蚀与防护专业将会起到越来越突出的作用,提前为核电筑起安全屏障是明智之选。从设计阶段就先期介入的系统性腐蚀控制,将是核电可持续发展的重要课题!

2016年全球15国之核电现状及展望

2016年全球15国之核电现状及展望

福岛事件 4 年后的 2015 年,核电再次迎来充满争议的春天。在对核安全的质疑声中,也有人说《巴黎协定》所设定的目标预示着未来几年间核电将成为部分国家电力发展的主要选择。2016 年全球核电发展将走向何方?

核工业安全事故启示录

核工业安全事故启示录

在全球核能产业发展历史上,人类遭遇过多次核安全事故的打击;2011 年发生的日本福岛核安全事故影响余波犹存。虽然时间已经过去五年,但总结和反思仍有较大的镜鉴价值。

核工业之腐蚀与防护简述

核工业之腐蚀与防护简述

核电站腐蚀环境由于核设备长期处于高温高压流动水或饱和蒸汽、310℃ ~ 330℃高温、15.5MPa 高压、复杂工作应力以及强烈辐照等运行工况下。尤其管路杂质沉积容易引起塞积、应力腐蚀开裂(SCC)甚至破裂。这些局部腐蚀、磨蚀、腐蚀疲劳、应力腐蚀,辐照脆化等老化现象都会导致设备整体或部分部件功能失效而引发事故。大多数核电站建于海边,核电设备长期受到海水的侵蚀。

聚焦“十三五”规划 图解未来五年中国核电走向

聚焦“十三五”规划 图解未来五年中国核电走向

2016 年是中国核电新的路口。未来 5 年,中国仍然将是全球最大的核电市场。两会之后,十三五规划纲要如期发布,十三五规划的第三十章是“建设现代能源体系”,关于核电的内容也在此章的专栏中集中表述。我们对涉“核”内容做一些解读,试图解码出未来五年核电的脉络。

业界视点

白新德:加强材料防护研究 建设核能强国

为了科普核电站(厂)的安全防护等方面的专业知识,记者特邀请了中国腐蚀与防护学会监事、清华大学材料科学与工程学院白新德教授做相关方面的精彩解读。白新德,清华大学材料科学与工程学院教授、博士生导师,中国腐蚀与防护学会监事。长期从事材料腐蚀与防护领域的课程教学与科研工作,完成了国家科技攻关及自然科学基金多项课题,在核材料腐蚀与防护领域取得过丰硕的成果。

李光福: 为核电安全发展护航 腐蚀防护任重道远

为了全面科普核电腐蚀与防护知识,为行业人士提供建议,让其预防并把问题解决在萌芽状态确保核电安全运行,记者特邀请到上海材料研究所教授级高级工程师、上海市工程材料应用评价重点实验室腐蚀实验室主任李光福教授做相关方面的精彩解读。李光福,上海材料研究所教授级高级工程师,上海市工程材料应用评价重点实验室腐蚀实验室主任。主要从事金属材料腐蚀与破裂方面的研究和工业服务。

李正操:把握关键防护技术 助力中国核工业再创辉煌

为了全面科普核电站防腐知识,了解核电站防腐方面的关键技术,对比国内外的技术差异等,记者特邀请到清华大学材料学院李正操教授做相关方面精彩解读。李正操,清华大学材料学院教授、博士生导师。研究方向主要为材料辐照效应及应用、核材料及系统的寿命与安全。现为国际(核电厂)维护科学与技术大会主席、国际辐照损伤机制委员会委员、CNPEC 国际顾问委员会委员、国家核电厂安全及可靠性工程技术研究中心技术委员会委员。

费克勋:汇聚腐蚀学界力量 守护核电站安全

为了更全面地了解,我国的核电工业是如何在技术层面上做好腐蚀防护,预防和杜绝安全隐患的,记者特邀请到访苏州热工研究院有限公司腐蚀防护研究所费克勋所长做相关方面的精彩解读。费克勋,高级工程师,现任苏州热工研究院有限公司腐蚀防护研究所所长。主要的研究方向为核电厂关键材料的腐蚀行为研究、核电厂腐蚀防护与监检测技术研究、核电厂全寿期腐蚀管理体系与标准研究。

核工业设备材料防护之面面观

随着科技的发展,在生产制造过程中,材料的腐蚀问题的重要性越来越突出,可以说现阶段很多技术无法做出突破的重要原因就是材料腐蚀问题无法解决。因此,清楚地认识和了解材料的腐蚀问题具有重要研究意义。进一步了解有关核电工业对腐蚀防护技术的需求,是核电工业安全保障的前提。

核电站的微生物腐蚀及其控制

微生物腐蚀(MIC)是指在微生物活动参与下金属所发生的腐蚀。微生物可以造成铜合金、碳钢、不锈钢等大量常见核电材料发生腐蚀,危害核电站管道和部件的结构完整性。微生物在金属表面的代谢活动和腐蚀过程相互作用引起的局部腐蚀,是核电站冷却水系统管道和换热器管表面劣化的重要原因。

压水堆核电厂结构材料腐蚀防护设计与老化管理

构材料的腐蚀与应力腐蚀开裂(简称应力腐蚀,SCC)、反应堆压力容器的中子辐照脆化、不断提高的燃料可靠性与事故容错要求被誉为水冷反应堆的三大材料挑战。与另两者相比,结构材料的腐蚀问题又因涉及范围广泛、影响因素众多、失效机理复杂而尤为引人注目。据统计,核电厂老化管理范围内涉及腐蚀的关注对象占总数的 60%以上,而腐蚀造成的经济损失更是达到核电成本的 17.9%,是火电的 3.5 倍。因此,为有效预防和缓解核电厂中材料的腐蚀问题,须开展合理可行的腐蚀防护设计,并实施覆盖核电厂全生命周期的腐蚀老化管理,以确保其正

国内压水堆核电站设备材料应力腐蚀问题及安全管理

奥氏体不锈钢和镍基合金因具有较好的塑韧性、耐腐蚀性能和加工性能,在压水堆核电站 (PWR) 核岛主设备中得到大量的使用。但对应力腐蚀开裂(SCC) 的敏感性,使得奥氏体不锈钢和镍基合金的 SCC 问题成为国际和国内PWR 设备材料最显著的降质机理,裂纹在内部迅速扩展导致部件的失效、冷却剂的泄漏和机组的停机,并带来检查、维修和更换成本的增加。

未来展望

尽快改变以煤为主的能源结构,建设绿色低碳、安全高效的现代能源体系,是中国面临的一项紧迫而艰巨的任务。为此,必须大幅度提高可再生能源、核能和天然气等低碳能源的占比。由于核能发电具有年运行时间长(7500h以上)、能量密度高、运行成本低、可大幅减少温室气体和污染物排放等特点,是能源绿色低碳发展的重要选择。根据国家能源发展规划,2020年全国核电装机5800万千瓦、在建3000万千瓦以上。2030年全国核电装机将超过1.2亿千瓦,核能发电量约占全社会用电量的10%。届时,核能发电可替代煤炭近3亿吨,少排放二氧化碳8亿吨,成为低碳绿色能源的重要组成部分。因此,未来几十年,中国核电仍有很大的发展空间。
  当前,我国核电已经进入规模化批量化发展的新阶段,成为世界上发展最快、新建机组最多的国家。设计自主化、材料国产化、新建的三代核电技术对机组更高参数和更长设计寿命(60年)的要求,对核电材料在服役环境下的腐蚀防护研究提出了新的挑战。与此同时,随着我国在役核电机组服役时间的推移,机组老化及设备可靠性问题将进一步凸显,老机组扩容延寿问题也将提上议事日程。
  安全是核电发展的生命线。核电的安全、高效发展离不开核电设备的高度可靠性。在我国核电发展进入规模化批量化的新形势下,加强对核电材料的腐蚀与防护研究,具有特别重大的意义。目前的当务之急是加强对核电设备材料腐蚀与防护问题的研究,保障我国核电运行安全、进一步提高核电的可利用率和经济性、以及推进中国核电“走出去”,这些都是打造核能强国的重要因素和前提。