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核電運維的關鍵-材料腐蝕與防護

　　2011年，東日本大地震導致了福島第一核電站發生事故。整整十年過去，福島的重建工作不盡如人意，核電站的放射性廢物處理仍然沒有進展。最糟糕的是，儲存核廢水的水槽、儲存罐，也即將用盡了。2021年4月13日，日本政府召開內閣會議，正式宣布將核污水排入大海。排入大海的結果可想而知，人類命運共同體決定了我們不能獨善其身。日本的不負責任換來的卻是全球民眾難以估量的損失與代價。譴責之余，弘方涂料小編也關注到了核電本身。核電材料的腐蝕防護是關鍵。

　　當前，我國核電已經進入規模化批量化發展的新階段，成為世界上發展最快、新建機組最多的國家，設計自主化、材料國產化的第三代核電技術對機組提出了更高參數和更長設計壽命（60年）的要求，對核電材料在服役環境中的腐蝕防護研究提出了新的挑戰。與此同時，隨著我國在役核電機組服役時間的推移，機組老化及設備可靠性問題將進一步凸顯，老機組擴容延壽問題也將提上議事日程。

　　盡管核島主設備的關鍵材料有優良的綜合性能，但由于在高溫、高輻照等特殊環境中工作，因腐蝕、特別是應力腐蝕導致的設備及部件失效實例并不少見。應力腐蝕導致的設備及部件失效給核電站帶來巨大的經濟損失，也給核電安全運行帶來潛在的威脅。有核電的世界各國都投入大量經費用于開展核島主設備材料的腐蝕與防護研究工作。研究的重點包括：蒸汽發生器傳熱管的腐蝕失效，導致金屬材料焊接件的腐蝕破裂，強輻射環境中不銹鋼材料的應力腐蝕破裂，以及反應堆一回路水化學控制等。

　　除核島主設備外，核島安全殼系統也是核電站設備腐蝕防護研究和關注的重點。安全殼作為核電站防止放射性物質外泄的最后一道屏障，承擔重要的安全功能。目前，壓水堆核電站的安全殼有兩種結構，一種是單層安全殼，在混凝土結構的內壁襯有約６ｍｍ的低碳鋼。另一種是雙層安全殼，外層為混凝土屏蔽構筑物，內層為低碳鋼安全殼。混凝土和鋼材表面都有保護涂層。安全殼系統用的涂料稱為核級涂料，除常規要求外，還需要有優良的抗輻照、去污、抗熱老化、以及在核電站設計基準事故下保持涂層完整性等一系列特殊要求。在非能動核電站中，安全殼涂層還要求良好的傳熱和濕潤性能。

　　加強對核電設備材料腐蝕與防護問題的研究，對于保障我國核電運行安全、進一步提高核電的可利用率和經濟性、以及推進中國核電更好的“走出去”，都具有十分重要的意義。

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