材料序言课件.ppt

核电厂材料 阮於珍 编 核工业研究生部 2010年6月 第一章 序言1.1 核电厂的系统和组成1.2 核电厂材料的分类 1.3 核电厂主要部件用材 1.4 快堆面临的材料问题 历史回顾 我国核工业从1955年开始发展。 1972年转入民用，中国政府为了资源的合理利用和环境保护，采取了积极发展核电的政策，开始筹建核电站。1981年11月由我国自行设计、施工具有自主知识产权的工程项目——秦山一期30万千瓦（300MW）核电厂在国务院获正式批准建设。该工程于1985年开工，1991年12月15日竣工并联网发电。 1982年12月国务院又正式批准从法国引进第二代核电项目——大亚湾90万千瓦（900MW）核电厂的建设。该工程于1987年开工，1993年8月31日竣工并联网发电，1994年2月1日和5月6日两台机组分别投入商业运行。 我国的核电时代就在这样的情况下开始了。 现状与展望 到2007年底，我国的核电装机容量已达到912万千瓦，占全国发电装机总容量的1.5%，年发电量超过700亿千瓦时。 目前，一批正在建设中的核电厂，如秦山二期、岭澳二期、宁德、红沿河等，以及一批将要开建的核电厂：如，三门、海阳、台山、福清、阳江等都已投入了大量的人力物力。 从现在算起到2020年，每年都有2-3座大型核电厂投入建设，我国的核电事业进入了一个快速发展的阶段，形势大好。 根据发展规划，到2020年，我国的核电装机总量将达到6000万千瓦，约占全国发电装机总容量的4%。 材料方面的挑战 我国的核电厂由于各种原因，堆型较多，应用的材料、工艺各不相同，存在的材料问题也比较多； 另外我国自主设计的电厂，关键设备制造还要依赖进口，问题比较复杂，其中材料问题是不可回避的； 另外，我国核电厂的总造价过高，除了设备问题，建造中的工期问题也不可忽视。 纵观世界上的核电厂建造中发生工期延长的问题，大部分是由材料问题引起的，要保证按期竣工就必须克服建造中的种种材料问题。因此，我国核电系统的国产化、标准化、安全管理等还有很长的路要走。还有不少材料方面问题有待解决，材料问题不能不引起重视。 从另一方面来讲，虽然核反应堆用于发电是和平利用核能的重要手段，但核反应堆能用于发电，并获得广泛认可，必须要用尽可能低的花费来产生尽可能安全可靠的动力。其电力价格一定要有与煤、石油等化石燃料发电成本相比较的能力。 挑战 核反应堆用于发电是和平利用核能的重要手段。 它的材料必须在高温、高压、强辐照及介质的腐蚀条件下工作。 它所面临的条件比迄今为止我们所遇到的任何工程所面临的条件要复杂得多。 材料在堆内的工作条件（1） 高温、高压： 结构材料在 PWR条件下，290-320℃，15.5Mpa； Candu 堆条件下，260-300℃，10Mpa。 FBR条件下，550℃-600℃。 强辐照： α、β、γ射线，尤其是高能快中子对结构材料的辐照损伤剂量为几个～一百以上dpa。 主要的辐照效应是使材料发生硬化、脆化、辐照肿胀和辐照蠕变等降级。 对燃料的影响主要是固、气态裂变产物造成的肿胀及裂变气体释放。 材料在堆内的工作条件（2） 高温度梯度： 在运行条件下，燃料棒芯块中心的温度可达2000℃以上，甚至熔融，承受的温度梯度可达2000-4000℃/cm，甚至更高。 包壳承受的温度梯度约为1000 ℃/cm 腐蚀环境： 在辐照条件下，冷却介质辐照分解产生腐蚀介质；燃料裂变产生有腐蚀性的裂变产物。 包壳不仅要承受芯块和冷却剂的载荷还要承受与它们的化学相互作用。 为了迅速带出热量，提高发电效率，所用的材料还要有好的热传导性能，要保持一定的机械强度，因此材料的工作环境是十分严峻的，对材料的要求也是十分苛刻的。 从经济性、安全性考虑更增加了材料问题的严峻性 在这样的条件下，低价格、高性能的目标是不容易达到的。 最近二十五年以来，由于对核系统安全性的考虑，对材料的性能要求也越来越高，合理选材就显得越来越重要。 最早的一批核电厂陆续进入设计寿期，而人们对核电厂的要求是希望能延长使用至四十年，甚至六十年。 课程内容简介 第一章对材料课的学习内容进行概括的介绍；（2课时） 第二章金属学基础，对材料学的基本内容、研究方法进行介绍；（4-6课时） 第三章材料的性能，介绍重要的物理性能、机械性能、腐蚀性能、辐照性能指标进行讲解，以了解这些指标的含义，以及在温度和辐照中子注量的影响下，会发生哪些变化及变化的趋势，了解材料降级的基本原因；（6-8课时） 第四章核燃料，重点介绍二氧化铀燃料，介绍了二氧化铀燃料的性能和它的堆内行为；（4-6课时） 第五章包壳材料，重点介绍锆及锆合金的性能，锆合金包壳的