核电站培训材料.ppt

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1、2021/7/211核电站材料阮於珍编著第一章概述（3学时）2021/7/212核电简史1955年开始发展核工业主要为军用1972年开始筹建核电站秦山一期30万千瓦（300MW）核电站1981年11月获批准，1985年开工，1994年竣工大亚湾100万千瓦（1000MW）核电站1982年12月批准，1987年开工，1995年竣工2021/7/213当前已运行的核电站秦山一期—30万秦山二期—2×65万秦山三期—2×72.8万大亚湾—2×100万岭澳—2×100万田湾—2×100万2021/7/214在建核电站秦山二期2×65万三门2×100万

2、岭澳二期2×100万方家山2×100万红沿河2×100万宁德2×100万海阳福清阳江台山2021/7/2151.1材料在核电站中的重要性（材料问题的严峻性）核电厂经济性面临的挑战核电厂安全性面临的挑战核电厂材料的工作条件高温，高压，温度梯度，强辐射，腐蚀2021/7/216核电厂材料的工作条件PWR高温：290--320℃高压：15.5MPa温度梯度：2000--4000℃/cm强辐射:α、β、γ、中子、裂变产物腐蚀：腐蚀介质、水的辐照分解产物2021/7/217常用动力堆简介BWRPWRHWRLMFBR2021/7/218图1.1沸水堆电

3、站系统2021/7/219沸水堆电站系统2021/7/2110压水堆电站系统图1.22021/7/2111压水堆电站系统2021/7/2112重水堆流程图2021/7/2113CANDU型反应堆流程图图1.32021/7/2114快堆电站系统图1.42021/7/2115池式快堆电站系统2021/7/2116回路式快堆电站系统2021/7/21171.2材料的分类2021/7/2118材料的分类1）常规岛用材料：凡是不暴露于放射性环境或一次水回路的材料都属于这一类。这类材料与一般工业用材没特殊的区别，2）反应堆核岛用材料：由于这部分材料暴露在

4、辐射场内，存在核材料的特殊问题。（1）核燃料：a易裂变核素－任何能量中子都能引起核裂变的核素。如铀-235、铀-233、钚-239。b可转换核素是指某核素在俘获高能中子（>1MeV）以后会转换为可裂变核素。如钍-232、铀-238。(2)非核燃料（又统称结构材料）：包括包壳材料，结构材料，慢化材料，冷却剂材料，反射材料，控制材料及屏蔽材料。2021/7/2119包壳材料是指包裹核燃料的材料。包壳是燃料与冷却剂隔离的屏障；也是反应堆安全的第一道屏障。它的作用是防止燃料与冷却剂反应；防止裂变产物逃逸；保持燃料棒的完整性。要求材料具有小的中子吸收截

5、面、高的导热系数、强度好、韧塑性好、耐腐蚀、抗辐照、热稳定性好等。2021/7/2120结构材料主要是指堆芯和一回路的结构材料。包括压力容器材料、管道材料、堆芯吊篮、泵、阀门、螺栓等的材料以及蒸汽发生器材料等。这些材料不仅要求有好的强度、韧性、抗辐照、耐腐蚀还必须有最小的诱发放射性，以便维护保养和处置。2021/7/2121慢化材料和反射材料慢化材料是指通过中子与材料原子之间的弹性碰撞来降低中子能量，使高能快中子变为能被裂变原子俘获，并激发另一次裂变的热中子的材料。反射材料是指该材料的原子与从堆芯逃逸的中子发生碰撞后，能使从堆芯逃逸的中子无吸

6、收地反弹回堆芯的材料。要求与中子反应时散射截面大，吸收截面小。2021/7/2122控制材料是一种中子吸收体，用于反应堆使其实现受控核裂变的材料。控制材料必须有足够的强度，抗腐蚀、耐辐照、少的感生放射性、物理性能好，同时价格因素也很重要。2021/7/2123屏蔽材料是指用于屏蔽放射线，中子或热量的材料。屏蔽放射线要用质量大、密度大的材料，如铅、贫铀、重混凝土等；屏蔽中子要用轻质材料，如轻水、石蜡、石墨等；屏蔽热量要用空腔不锈钢弧形瓦或增大间距，增厚屏障层来达到。2021/7/2124对核电厂材料的要求（1）为了保证反应堆安全运行和设计寿命，

7、各部件在服役时必须具有稳定性、完整性和可靠性，材料的性能应满足下列要求：核性能：中子吸收截面，活化截面等力学性能：足够的强度，韧、塑性，耐热性物理性能：导热，热膨胀，熔点，晶体结构化学性能：抗腐蚀性（包括SCC,氢脆等），抗高温氧化，与其他材料的相容性2021/7/21251.3核电厂主要部件用材的基本要求2021/7/2126对核电厂材料的要求核性能：中子吸收、中子散射等抗辐照性能：辐照导致材料的性能改变，辐照肿胀，辐照生长，氦脆，辐照诱导放射性等抗腐蚀性能：与环境、与相邻部件材料的相容性等物理性能：导热性，热膨胀，熔点等机械性能：强度、

8、塑性、韧性、蠕变、疲劳等工艺性能：冷加工，热加工，焊接，热处理等经济性：原材料来源方便，制造成本低，使用经验丰富2021/7/2127理想的燃料须具备以下特点（1）