最近網上扒了下核電安全的話題,發現很有意思。
A說核電很好,B提日本福島、切爾諾貝利;
A說那火電好,B提北方霧霾;
A說那那水電好,B提三峽,提南方暴雨和干旱
小清新都抱著“就算是很安全的,一旦發生事故了呢”、“一旦發生事故,毀滅的將是千千萬鮮活的生命”的心理在矯情,我們偉大的工程師們就算證明了一個項目99.9%是安全的,小清新們也死咬那0.1%不放,從而對整個項目進行100%的否定。這跟反對轉基因問題的崔叫獸是一樣樣的。
回到核電站的話題。
(中國核電站全景圖)
其實我國自1994年4月1日秦山核電站一期開始商運,已經走過了23年的里程。中國作為核大國,更是將核電發展作為重要國家戰略。截止到2017年10月,我國已商業運營核電總裝機容量達到35748MW。
英國石油公司(BP)預測,未來20年,平均每三個月中國就有一個新的反應堆啟動,中國核電將以年均11%速度增長,屆時占據全球新增核電發電量近四分之三的江山。日本和歐盟隨著核電老化和退役,新核電裝機容量將會下降。
(全球不同地區核電增量預測)
核電站為啥都建在海邊?
我國在役和擬建的核電站基本都在海邊,至于原因并不像大家想象的那樣,一旦出了事故方便排污,而是綜合了冷卻、排放、區域經濟發展等一系列因素的考量。沿海高鹽、高濕的惡劣環境,也給核電站防腐提出更高要求。
沿海服役環境,如何搞好防腐?
利用核電的關鍵在于控制,如何控制能量均勻釋放、如何控制服役材料的腐蝕等等,而腐蝕問題會嚴重影響核安全和經濟運行。其腐蝕和防護一般經歷材料研發、可靠性設計和水化學優化三個步驟,核電站涂料從材料研發、配方設計、涂層設計都需要專門開發,行業標準主要有三:美國ASTM標準、法國NF標準、中國EJ標準。
(核電站涂料的EJ標準)
(核級專用涂料性能試驗標準)
核電站的主要涂裝部位有哪些?
核島內部鋼結構、核島內部混凝土結構、安全殼常規島、BOP(電站配套設施)鋼結構/混凝土結構等風道、管道、各類儲罐埋地件、與液體介質接觸部位等。
(核電站運行結構圖)
核電站涂層系統是如何分類的?
核電站內部結構復雜,各部分對涂層的要求也不盡相同,所以在核電涂裝中會將核電站的涂層系統進行分類。
涂層系統一般根據以下幾個方面分類:
1、涂層所處的位置,如反應堆廠房、反應堆廠房外核區、非核區
2、涂層所處的環境,如室內大氣環境、沿海環境
3、涂層所涂覆設備的運行條件,如溫度、是否為保溫材料4、基底材料的性質,如鋼鐵、鍍鋅根據不同的涂層系統分類,會有對應的涂層系統代號。
涂層系統代號由三個英文字母、三個阿拉伯數字組成:三個英文字母代表涂層系統的系列代號,三個阿拉伯數字代表基底材料的性質和運行條件。
以與大氣系統接觸的涂層系統代號為例:
系統代號 |
適用的廠房和環境 |
系統代號 |
涂層所接觸的介質 |
PIB |
用于非核廠房內腐蝕性氣氛環境下的涂層系統 |
PLA |
埋入地下 |
PIC |
用于安全殼內的涂層系統(如果設備運行溫度t>100℃且包保溫材料,歸入PIT類) |
PLB |
硬水 |
PID |
用于安全殼外核廠房內的涂層系統(如果設備運行溫度t>100℃且包保溫材料,歸于PIT類 |
PLC |
軟水 |
PIT |
用于安全殼內及安全殼外核廠房內包保溫材料的高溫設備(t>100℃) |
PLD |
除鹽水 |
PEC |
用于露天環境下的涂層系統(海洋性大氣環境) |
PLE |
海水 |
(核電站涂層系統代號)
單一的涂層體系不能滿足復雜的核電站服役環境,都是由幾種不同類型的涂層組合而成。以金屬機械部分為例,一般都是由“底-中-面”三層組成完整的涂層配套系統。
底漆:主要為無機富鋅底漆、富鋅環氧底漆。要求對金屬基底有良好的附著力,并有優異的防銹作用。
中間漆:主要有高固體分環氧厚漿漆、云母氧化鐵環氧漆。主要作用在于增加涂層厚度,以提高整個涂層系統的屏蔽性。
面漆:主要有丙烯酸聚氨酯面漆。主要起遮蔽紫外輻照、阻擋雨水風雪的作用,同時兼具裝飾作用。
以大亞灣核電站為例,室內金屬構件主要采用膦酸鋅環氧聚酰胺底漆/聚酰胺環氧苯酚面漆或環氧云母氧化鐵涂料/高固體分環氧涂料;室外金屬構件主要采用含硅或環氧富鋅底漆/聚酰胺環氧乙烯中間漆/脂肪族聚酯聚氨酯面漆或環氧富鋅涂料,以及環氧云母氧化鐵涂料。
核電涂層系統的檢測也異常嚴格
要經歷附著力測試、耐鹽霧試驗、人工老化試驗、耐溫試驗、耐液體性試驗、去污試驗、耐輻照試驗、模擬DBA試驗、修補性試驗、耐磨試驗、以及鹵素、硫含量的測定。
核電站涂料系統以保護金屬構件和混凝土構件為主,除要滿足上述測試外,還要具有重防腐要求,特別是在非核區域的室外環境。
去污、耐輻照和LOCA模擬試驗反而不是最重要的測試要求,這時候的金屬構件主要以防電化學腐蝕、附著力、耐久性、機械性能等為重點,混凝土構件的涂裝則主要關注如何防止CO2的滲透,以防止其內部的堿性環境被打破。
所以混凝土構件涂裝方面,涂料多選用環氧涂料,因為環氧涂料中沒有聚合物結構中常見的酯鍵,而酯鍵會在堿性環境中發生皂化反應,從而破壞堿性環境和涂層結構。
核電涂料種類有哪些?
未來20年,平均每3個月中國就有一個核反應堆啟動!涂料是核電站用量最大的非金屬材料,在核電站建設中占據著重要一環。核電涂料企業以美國PPG、法國Peintures Maestria、美國Carboline Co、日本關西等為代表。
(核電常用涂料種類)
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責任編輯:王元
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