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。
(中國核電站全景圖)
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
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。
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