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1.核岛用金属材料概述不同堆型,其结构和用途虽有所不同,但在实现核裂变反应和可控制的过程是相同的,都需要燃料元件、堆内构件、控制棒、反射层、冷却剂和慢化剂(快堆除外)以及包容他们的压力容器或压力管道等,因而需要各种各样的材料来制作相关部件,以实现核能向热能、热能向电能的安全、高效率的转化。按照相关设备部件服役工况或使用功能的不同,核电设备可分为核一级、核二级、核三级和非核级。有核级要求的设备,一般即称其所用材料为核电关键材料。核电常用的关键材料大体可分为碳钢、不锈钢和特殊合金;若进一步细分,则有碳(锰)钢、低合金钢、不锈钢、锆合金、钛铝合金和镍基合金等,按品种则有铸锻件、板、管、圆钢、焊材等等。核反应堆的发展,从一开始就包括了材料的开发与优化,材料的发展决定了其发展情况。因为核电具有新的热传导条件及特殊的环境条件,如辐照或冷却剂腐蚀等,要求所用材料必须能适合于这些应用条件;强调材料的另一个原因,是核电站系统比常规电站有更高的安全要求。由于我国目前主要是建造第二代成熟的1000MW压水堆核电站、通过技术引进并吸收国外先进技术以发展先进的第三代1000MW级压水堆核电站。因此,本讲义以压水堆核电站为例,对其不同设备的用材做一简单介绍。在压水堆核岛中,主要设备除反应堆及压力容器外,还有蒸汽发生器、冷却剂主泵机组、稳压器及主管道等。由于这些部件在核岛内的位置、作用和工况不同,故材料的使用要求和环境条件也不尽相同,不同程度地存在辐照或酸腐蚀等;不仅要考虑常规的一些要求(如强度、韧性、焊接性能和冷热加工性能),而且须考虑辐照带来的组织、性能、尺寸等变化,如晶间腐蚀,应力腐蚀和低应力脆断、以及材料间的相容性、与介质的相容性,以及经济可行性等。为便于从它们的服役特点中理解每个部件的功能、选择依据,下面将压水反应堆核岛内重要金属部件的工况、要求以及他们的所用材料体系简述如下。1.1 压水堆零 / 部件用金属材料1.1.1 包壳材料包壳,是指装载燃料芯体的密封外壳。其作用是防止裂变产物逸散和避免燃料受冷却剂的腐蚀以及有效地导出热能,在长期运行的条件下不使放射性裂变产物逸出。工况最为苛刻:内受裂变产物、外受冷却剂腐蚀和温度、压力的作用,并受到强烈的中子辐射和冷却剂的冲刷、振动以及内应力、热循环(开、停堆时)应力和燃料肿胀等作用。因而,包壳材料应具有以下性能:热中子吸收截面小、感生放射性小、半衰期短;强度高、...

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