當今世界,原子能對于人們來說已經不是陌生的東西了。然而,你可曾想到,不銹鋼(括鐵鎳基及鎳基耐蝕合金)在原子能工業的發展中起著重大作用呢?為了說明這一點,不妨先從原子能工業的幾個主要環節談起。粗略地說,原子能工業由三大環節組成,核心環節是核反應堆。另一個環節在反應堆之前,稱為前處理系統,其主要任務是從礦石中提取核燃料金屬并進行加工。還有一個環節在反應堆之后,稱為后處理系統,其任務是將“燃燒”過的核燃料進行化工處理,以排除廢物,提取有用的放射性物質,回收未“燒完”的核燃料。
上述的每一個環節,如果沒有各種不銹鋼制的裝置或設備,核反應堆就不能順利地運行。在前處理階段,需要把礦石粉碎后用酸或堿溶解,以使核燃料金屬從礦石中轉移到溶液中,這個過程叫做浸出。目前常用的浸出劑是硫酸,浸出液就是含有多種金屬子的稀硫酸溶液。這樣,浸出及隨后的一系列操作,都得在耐硫酸腐蝕的設備中進行。這些設備或構件多用含鉬(或鉬和銅)的奧氏體不銹鋼甚至鐵鎳基合金制造。同時輸送這些酸性礦漿或溶液的耐酸泵及管道,也都是不銹鋼制作的。
這種直接從礦石中提取出來的有用物質,一般為核燃料金屬的粗制氧化物,為使它成為能在反應堆中“燃燒”的核燃料,還需對它進行提純、氟化或氫氟化等一系列化工處理。這時用的設備必須能耐含氟化物的酸溶液、氫氟酸及氟化物氣體的腐蝕。高鉻鎳不銹鋼、耐熱鋼以及含鉻、鉬及銅的鎳基耐蝕(shi)合金,是制造這類設備常用的材料。
反應(ying)堆中的(de)(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)與(yu)前處理(li)階段(duan)有所不(bu)同。以(yi)目(mu)前最(zui)常用(yong)的(de)(de)(de)(de)加(jia)壓(ya)水反應(ying)堆為例,堆內(nei)構(gou)(gou)件主(zhu)要(yao)受高溫高壓(ya)水的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)。此(ci)(ci)外(wai),堆心部分(fen)的(de)(de)(de)(de)結構(gou)(gou)材料(liao)還要(yao)受到(dao)強烈的(de)(de)(de)(de)中子(zi)(zi)輻照,雖然腐(fu)蝕(shi)環境不(bu)算苛刻,但要(yao)求材料(liao)的(de)(de)(de)(de)使用(yong)壽命長、安全度高,不(bu)容許有腐(fu)蝕(shi)產物的(de)(de)(de)(de)沾污。因此(ci)(ci),這里(li)到(dao)處都離不(bu)開(kai)不(bu)銹鋼,起(qi)支(zhi)撐(cheng)、固(gu)定(ding)作(zuo)用(yong)的(de)(de)(de)(de)骨架、格柵(zha)等(deng)是(shi)(shi)用(yong)超低碳奧氏(shi)體不(bu)銹鋼制作(zuo)的(de)(de)(de)(de);卸料(liao)用(yong)的(de)(de)(de)(de)脈沖管(guan)和(he)(he)固(gu)定(ding)管(guan)系的(de)(de)(de)(de)螺釘(一個不(bu)太大的(de)(de)(de)(de)反應(ying)堆中要(yao)用(yong)幾千個)是(shi)(shi)用(yong)奧氏(shi)體-鐵素體雙相(xiang)不(bu)銹鋼制作(zuo)的(de)(de)(de)(de);用(yong)于屏蔽中子(zi)(zi)輻照的(de)(de)(de)(de)防護板,是(shi)(shi)高硼(peng)不(bu)銹鋼制作(zuo)的(de)(de)(de)(de);各種管(guan)道及聯系構(gou)(gou)件也(ye)都是(shi)(shi)奧氏(shi)體不(bu)銹鋼制作(zuo)的(de)(de)(de)(de)······因此(ci)(ci)可以(yi)說,除了(le)燃料(liao)元件和(he)(he)石墨反射體之(zhi)外(wai),原(yuan)子(zi)(zi)能(neng)反應(ying)堆里(li)幾乎是(shi)(shi)不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)(de)世界。
反應堆內產生的(de)熱量由壓力(li)水導出,通過熱蒸(zheng)發(fa)(fa)器產生高壓過熱蒸(zheng)汽用以發(fa)(fa)電。這里輸送壓力(li)水的(de)管路系統(tong)要求用高溫強度較高的(de)含鉬(mu)、氮(dan)不(bu)(bu)銹鋼(gang),而蒸(zheng)發(fa)(fa)器則要根據不(bu)(bu)同情況(kuang)使(shi)用雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)、鐵鎳(nie)(nie)基(ji)合金(jin)及鎳(nie)(nie)基(ji)合金(jin)等。
核(he)反(fan)應堆的(de)(de)(de)后(hou)處(chu)理階(jie)段所接觸到(dao)的(de)(de)(de)腐蝕性介(jie)質不僅多種多樣,而且對設備的(de)(de)(de)要求更為(wei)(wei)苛刻。同時為(wei)(wei)了(le)確保反(fan)應堆安全生產,防(fang)止放射性物質泄露,對結構材料(liao)的(de)(de)(de)性能、質量要求也(ye)特別高(gao)。去(qu)除燃(ran)料(liao)包殼(ke)和(he)溶解燃(ran)料(liao)芯要用(yong)腐蝕性極強的(de)(de)(de)混合(he)酸(suan)(suan),如硝酸(suan)(suan)-氫氟(fu)(fu)酸(suan)(suan)、硝酸(suan)(suan)-鹽酸(suan)(suan)、硫(liu)酸(suan)(suan)-氫氟(fu)(fu)酸(suan)(suan)或氫氟(fu)(fu)酸(suan)(suan)-氟(fu)(fu)化(hua)物等(deng),這時設備材料(liao)常用(yong)含(han)有(you)鉻、鉬(mu)及鋼等(deng)多種合(he)金(jin)元素的(de)(de)(de)鎳(nie)基合(he)金(jin)。在(zai)隨后(hou)進行(xing)的(de)(de)(de)排除放射性廢物、萃取有(you)用(yong)的(de)(de)(de)核(he)燃(ran)料(liao)及放射性產品等(deng)一系列化(hua)工處(chu)理中,也(ye)要用(yong)大量高(gao)合(he)金(jin)的(de)(de)(de)鎳(nie)鉻鉬(mu)銅(tong)不銹(xiu)鋼。
另外,核反應堆后處理(li)階段(duan)還有(you)很(hen)多(duo)“清潔(jie)”設備,一(yi)般在(zai)弱腐(fu)蝕性環境(jing)中使用,但要(yao)求不生銹(xiu),不容許有(you)腐(fu)蝕產(chan)物,容易清理(li)。這類設備多(duo)采用較廉價的鐵素體不銹(xiu)鋼。
總(zong)之,原子能工業的(de)發(fa)展與(yu)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)技術的(de)進步有(you)極為(wei)密切的(de)關系。隨著我國原子能發(fa)電事業的(de)迅(xun)速發(fa)展,不銹(xiu)鋼(gang)(gang)在其中將會(hui)作出越(yue)來越(yue)大的(de)貢獻(xian)。

