浮式核動力平臺是船舶工程與小型堆有機結合的小型核電站，長期駐泊于作業海域，服役環境屬于ISO 12944中定義的C5-M（很高腐蝕性）級[1]。為了保證浮式核動力平臺在服役期內安全正常的運行，必須提供可靠的腐蝕防護。目前最核電站最常用的腐蝕防護手段之一是在相關部位涂覆防護涂層。核電站中使用的防護涂層根據其使用的部位可分為核級專用涂層和非核級涂料。核級專用涂層主要用于存在核輻射的場所和結構，涉及輻射的艙室、設備和其它結構表面上。非核級涂層主要那個用于普通場所，例如汽輪機艙等部位表面。

    中國核安全法規（HAF）中“9安全殼系統，9.11覆蓋層和涂層”中明確指出：“為了保證安全殼系統內構筑物和部件的覆蓋層和涂層的安全功能，并盡量降低其他安全功能在其劣化時所受到的影響，對覆蓋層和涂層的材料必須審慎地進行選擇，對其施工的方法必須作出專門規定”。

    IAEA國際原子能機構安全標準叢書《核動力廠安全》“設計安全要求NS-R-1，安全殼系統”中要求：必須仔細選擇安全殼系統內的部件和結構的覆蓋層和涂層，而且必須詳細規定其使用方法，以確保這些部件和結構的安全功能得到履行，并在萬一覆蓋層和涂層質量變差時盡量減小對其他安全功能的干擾。

    根據HAF和原子能機構對核級專用涂層的描述，與非核級涂料相比，核級專用涂料要求更高的安全性、穩定性和施工性能，同時核級專用涂料還必須經過一些與安全性相關的試驗驗證。

    1.涂層系統分級與編號

    1.1 涂層系統的分級

    涂層為安全殼壓力邊界處和安全殼內其他系統與設備提供了持續的腐蝕防護能力。核級涂層的分級在壓水堆核島機械設備設計和建造規范（RCCM）F5300--油漆涂層體系（PAINT COATING SYSTEM）對核島涂層進行了規范，根據設備的布置區域，主要分為兩類設備防護涂層：安全殼以內的設備和安全殼以外核島廠房內的設備。

    在RG1.54《關于核電廠用I、II、III服役級涂層》中對設施設備防護涂層的要求對對服役的涂層做了更細致的分區，將涂層服役分區定義為[2-3]：

    1）服役I區。服役I區位于反應堆安全殼內，此區域內的涂層失效脫落可能會對失水事故后流體系統的正常運行不利，從而影響安全停堆，此服役區的涂層為安全相關涂層。

    2）服役II區。服役II區涂層提供防腐蝕、去臟污功能，其失效不會對安全相關系統、構筑物或部件造成有害影響，此服役區的涂層為非安全相關涂層。

    3）服役III區。服役III區位于反應堆安全殼外，此區域內的涂層失效可能會對安全相關系統、構筑物或部件的安全功能造成有害影響，此服役區的涂層為安全相關涂層。

    基于涂層與發電經濟性、安全性的考慮，II類涂層中以下涂層又稱為重要設備涂層：輻射控制區內的涂層；高溫高壓設備表面涂層；流體系統內部涂層等。

    1.2 涂層系統的編號

    核電站是一個非常復雜的場所，不同區域對于防腐蝕涂層的要求也不盡相同。通常對核電站的不同部位要進行系統化的編號。核電站防腐蝕涂層的系列代號以及適用范圍分別如表2和表3所示。劃分的標號系統主要依據法國電力局EDF編制的《表面涂層規格書》No.91.C.031.05[4]。

    2.核級涂層系統驗證試驗項目及要求

    2.1核級涂層系統驗證試驗項目

    核級涂層的配套性能根據涂覆部位不同需要進行不同的資質驗證試驗，除了普通涂層的性能要求之外，與涂層核性能相關的試驗要求主要包括：耐輻照試驗、可去污性能、DBA性能等。不同環境條件下涂層系統的驗證試驗項目如表4和表5所示。

    2.2核級涂層系統驗證試驗要求

    為保證核級涂層的可靠性，供應商在提供產品的同時需提供對應產品的驗證試驗報告，下面分別對驗證試驗方法及技術指標進行說明。

    1）耐輻照試驗

    試驗方法：NB/T 20133.3-2012《壓水堆核電廠設施設備防護涂層規范 第3部分涂層系統受γ射線輻照影響的試驗方法》，輻照劑量率和累積劑量應按程序B進行，累計劑量為8.5×105Gy。

    驗收要求：無剝落、剝離、粉化、龜裂現象；允許有細小的起泡，起泡最大直徑不超過2mm，且每平方米不超過50個氣泡；試樣每個表面只允許有一條從基底到表面的長度小于1cm的裂紋，并允許輕微變色；試驗后附著應大于0.2MPa。

    2）設計基準事故（DBA）條件下涂層完整性試驗a） 模擬DBA試驗及修補性試驗試驗方法：按NB/T 20133.2-2012《壓水堆核電廠設施設備防護涂層規范 第2部分涂層系統在模擬設計基準事故條件下的評價試驗方法》方法b進行b） 輻照后的模擬DBA試驗試驗方法：在按3.2.2.7進行輻照后的試樣上按設計方給出的溫度壓力-時間特征曲線進行模擬DBA試驗。

    驗收要求：驗收要求：無剝落、剝離、粉化、龜裂現象；允許有細小的起泡，起泡最大直徑不超過2mm，且每平方米不超過50個氣泡；試樣每個表面只允許有一條從基底到表面的長度小于1cm的裂紋，并允許輕微變色；試驗后附著應大于0.2MPa。

    3）可去污試驗試驗方法：NB/T 20133.4-2012《壓水堆核電廠設施設備防護涂層規范 第4部分涂層系統可去污性的測定》，沾污核素為90Y+90Sr+137Cs。

    驗收要求：去污百分比不低于85%，沾污敏感率不大于20%。

    4）其他相關試驗檢驗標準和技術指標如表6所示。

    3.常用的核級專用涂料主要類型

    1998年，EPRI（美國電力研究院）對全美31座核電站專用涂料類型進行了調查，結果如表7所示[5]。其中，核電專用涂層主要供應商有Cariboline Co.,Ameron Inc.和PPG（Keeler&Long Inc.）等。

    目前能自主研發核級專用涂層的供應商包括常州涂料化工院、中遠關西和信和新材料。秦山一期核電專用涂料主要供應商為常州涂料化工院。其專用涂料主要類型如表8所示[6]。

    大亞灣核電專用涂料由國外涂料供應商生產，主要有式瑪涂料和Carboline涂料，目前已在國內設立涂料工廠。所用涂料的主要類型見表9[7]。

    4.結論

    （1）根據核級涂層的特點可以分為兩類三級，包括安全殼以內設備的涂層、安全殼以外堆艙內設備的涂層與服役I、II、III級涂層；

    （2）根據不同類別級別涂層的使用要求對應不用的驗證試驗項目與要求，可根據需要合理選取。

    參考文獻：

    [1] ISO 12944. Paints and varnishes-corrosion protection of steel structures by paint systems [S]. Switzer-land: International Organization for standardization,1998.

    [2]熊壯。 AP1000核電站鋼制安全殼防護涂層的設計[J]. 電鍍與涂飾， 2012, 31（9）： 66-70.

    [3] 林金平， 黃娜。 AP1000核電站鋼制安全殼涂裝質量控制[J]. 電鍍與精飾， 2013, 35（11）： 20-23.

    [4] 劉新， 曹偉， 孫玉鳳， 等。 核電站防護涂層的應用[J]. 現代涂料與涂裝， 2009, 12（11）： 10-12, 23.

    [5]U.S. Nuclear Regulatory Commission. Regulatory Guide 1.54 revision 1,Serbice level I,II and III protective coatings applied to nuclear power plants[R].Washington:US NRC,2000.

    [6] 張耀。 核電專用涂層應用分析[J]. 電鍍與涂飾， 2008, 27（07）： 57-60.

    [7] 許莉莉。 核電站安全殼內鋼結構防護涂料的性能與應用[J]. 上海涂料， 2001, （2）： 29-30.

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責任編輯：韓鑫

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