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《核電關(guān)鍵材料及我國核電應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、核電關(guān)鍵材料及我國核電應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢摘要：自第一座核電站建成至今，核電技術(shù)在不斷地發(fā)展、完善，各種核電材料不斷出現(xiàn)并被應(yīng)用。核能作為一種安全、高效、清潔的能源，備受世界各國重視。隨著化石燃料的逐漸枯竭，我國作為核大國，核能發(fā)展的潛力巨大。本文主要介紹了核電關(guān)鍵材料及其特點以及我國核電應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞：核電、材料、現(xiàn)狀、趨勢。1、前言1954年，世界上第一座核電站在蘇聯(lián)建成，經(jīng)過60多年的發(fā)展，核電技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了第四代，而核電材料是核電技術(shù)的關(guān)鍵，各種新型的材料不斷地被應(yīng)用到核電領(lǐng)域中，推動了核電的發(fā)展。隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展，能源問題越來
2、越突出，而核能作為國際公認(rèn)的目前唯一達(dá)到大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的替代能源，在我國的能源戰(zhàn)略中占有重要地位，在我國具有非常廣闊的應(yīng)用前景。截至目前，我國大陸投入商業(yè)運行的核電機組已經(jīng)超過20臺，此外還有多個核電站和核電機組在建，核電在我國蓬勃發(fā)展。2、核電材料及其特點2.1裂變反應(yīng)堆材料2.1.1裂變核燃料裂變反應(yīng)堆中用到的核燃料有鈾、钚、釷，而鈾是核電站最主要的核燃料。2.1.2包殼材料包殼材料是指燃料芯體包殼所用的材料，要滿足熱中子吸收截面低、能夠承受輻射損傷效應(yīng)、具有一定的機械強度等要求。常見的包殼材料有鋁及鋁合金、鎂合金、鋯合金和奧氏體不銹鋼以及石墨等。此外，
3、SiC也被用于制作包殼材料。SiC包殼與水反應(yīng)緩慢，與傳統(tǒng)鋯合金包殼相比，可把產(chǎn)生氫氣的風(fēng)險降低幾千倍.由于SiC及SiC基復(fù)合材料具有優(yōu)異的高溫性能和耐輻照性能，其在核燃料元件中獲得越來越廣泛的應(yīng)用。2.1.3慢化劑材料慢化劑材料是能夠?qū)⒘炎儠r的快中子的能量降到熱中子能量水平的材料，具有對中子散射截面大、吸收面積小以及質(zhì)量數(shù)接近中子的特點。主要的慢化劑材料有氫、氘、鈹、石墨和氧化鋯等。2.1.4控制材料控制材料是通過吸收中子來控制反應(yīng)堆裂變的材料。常用的控制材料有鉿、BC、Ag-In-Cd、硼硅酸玻璃等。2.1.5冷卻劑材料冷卻劑材料的作用是將堆芯產(chǎn)生的熱
4、量輸送到用熱處，具有良好的載熱性能，能夠承受大量中子照射而不分解。目前大多數(shù)熱中子堆都使用輕水或重水作為冷卻劑材料；快中子堆采用液態(tài)金屬鈉，而氣冷堆則用CO或氦作為冷卻劑材料。2.1.6反射層材料反射層材料可以防止堆芯裂變中子泄露到堆芯外部，有效利用中子，具有中子散射截面大、而吸收面積小的特點。常用的反射層材料有鈹、石墨等。2.1.7屏蔽材料屏蔽材料的作用是屏蔽熱中子、γ射線等。常見的屏蔽材料有鐵、鉛、重混凝土、硼鋼、BC-Al復(fù)合材料等。2.1.8反應(yīng)堆容器材料反應(yīng)堆容器材料需滿足以下的特殊要求：①應(yīng)具有優(yōu)良的冶金質(zhì)量，即要求材質(zhì)具有足夠高的純凈度、致密度
5、和均勻度；②應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膹姸?，而不是越高越好；③?yīng)具有夠高的塑韌性，且塑韌性越高越好；④應(yīng)具有優(yōu)良的抗輻照脆化和耐時效老化性能；⑤應(yīng)具有優(yōu)良的焊接性、冷熱加工性能；⑥與RPV冷卻劑接觸的材料應(yīng)具有優(yōu)良的抗腐蝕性能。常見的反應(yīng)堆容器材料有高強度鋼，如A-508.2.2核聚變材料2.2.1聚變核燃料聚變核燃料主要是氘和氚。1g的氘氚核聚變反應(yīng)所釋放的能量相當(dāng)于約9000L的汽油。2.2.2氚增殖材料氚增殖材料的基本要求：有一定的氚增殖能力，化學(xué)穩(wěn)定性好，與第一壁結(jié)構(gòu)和冷卻劑有好的相容性，氚回收容易，殘留量低。氚增殖材料主要有Al-Li合金、陶瓷型的LiO、偏鋁酸
6、鋰、偏鋯酸鋰、液態(tài)鋰鉛合金、鋰鈹氟化物熔鹽等。2.2.3中子倍增材料中子倍增材料主要是含有鈹、鉛、鋯等元素的化合物或合金，如ZrPb、PbO和Pb-Bi合金等。2.2.4第一壁材料第一壁材料包括第一壁表面覆蓋材料、第一壁結(jié)構(gòu)材料、高熱流材料和低活化材料。第一壁覆蓋材料要求與等離子體相互作用性能好，主要有鈹、石墨、碳化硅、碳/碳、碳/碳化硅纖維強化復(fù)合材料；第一壁結(jié)構(gòu)材料要求在高溫、高中子負(fù)荷下有合適的工作壽命，主要有奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、釩、鈦、鈮和鉬等合金；高熱流材料主要有銅合金、鉬合金、錠合金以及鎢、鐵和石墨等；低活化材料有不含鎳的鉻錳奧氏體不銹鋼
7、、馬氏體鋼、釩合金和高純度的碳纖維增強材料等。3、我國核電應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢3.1現(xiàn)狀簡述迄今為止，全世界共有442臺核電機組在運行，裝機容量達(dá)到3.36億千瓦，核電占全世界發(fā)電總量已經(jīng)連續(xù)17年穩(wěn)定在16%左右，而我國已投產(chǎn)核電裝機容量約910萬千瓦，約占全國電力總裝機的2%，比例很低。改革開放以來，我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，能源供需緊張問題日益凸顯，而積極發(fā)展核電，是目前解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源短缺這一矛盾的最好方法。核電具有燃料消耗少、發(fā)電成本低的優(yōu)勢，還可以大大減少燃料的運輸量。例如，一座100萬kW的火電站每年耗煤三四百萬t，而相同功率的核電站每年僅需鈾燃料三四
8、十t。核電的另一個很大的優(yōu)勢是干凈、清潔，對于發(fā)展迅
