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、鉬及銅的鎳基耐蝕合(he)金,是制造這類設備常用的材料。
反應(ying)堆(dui)中的(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)與(yu)前處(chu)理階段(duan)有所不(bu)(bu)同。以目(mu)前最常用的(de)(de)(de)(de)(de)加壓(ya)(ya)水反應(ying)堆(dui)為例,堆(dui)內(nei)構件主(zhu)要受高(gao)(gao)溫高(gao)(gao)壓(ya)(ya)水的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)。此外,堆(dui)心部分的(de)(de)(de)(de)(de)結構材(cai)料(liao)還(huan)要受到強(qiang)烈的(de)(de)(de)(de)(de)中子輻照(zhao),雖(sui)然腐蝕(shi)環(huan)境(jing)不(bu)(bu)算苛刻,但要求(qiu)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)使用壽命長(chang)、安全度高(gao)(gao),不(bu)(bu)容(rong)許有腐蝕(shi)產物的(de)(de)(de)(de)(de)沾污。因此,這里到處(chu)都(dou)離不(bu)(bu)開不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang),起支撐(cheng)、固定作(zuo)(zuo)(zuo)用的(de)(de)(de)(de)(de)骨架(jia)、格柵等(deng)是(shi)(shi)用超低碳(tan)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)制(zhi)(zhi)(zhi)作(zuo)(zuo)(zuo)的(de)(de)(de)(de)(de);卸料(liao)用的(de)(de)(de)(de)(de)脈沖(chong)管和(he)固定管系(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)螺(luo)釘(一個不(bu)(bu)太大的(de)(de)(de)(de)(de)反應(ying)堆(dui)中要用幾(ji)千個)是(shi)(shi)用奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)-鐵素(su)體(ti)(ti)雙相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)制(zhi)(zhi)(zhi)作(zuo)(zuo)(zuo)的(de)(de)(de)(de)(de);用于屏蔽中子輻照(zhao)的(de)(de)(de)(de)(de)防護板,是(shi)(shi)高(gao)(gao)硼不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)制(zhi)(zhi)(zhi)作(zuo)(zuo)(zuo)的(de)(de)(de)(de)(de);各(ge)種(zhong)管道及聯(lian)系(xi)構件也都(dou)是(shi)(shi)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)制(zhi)(zhi)(zhi)作(zuo)(zuo)(zuo)的(de)(de)(de)(de)(de)······因此可以說,除了燃料(liao)元件和(he)石墨反射體(ti)(ti)之外,原子能反應(ying)堆(dui)里幾(ji)乎(hu)是(shi)(shi)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)世界(jie)。
反應(ying)堆內產生的(de)熱量由壓(ya)力(li)水(shui)導出,通過熱蒸發器產生高(gao)壓(ya)過熱蒸汽(qi)用以(yi)發電。這里(li)輸送壓(ya)力(li)水(shui)的(de)管(guan)路系統要求用高(gao)溫強(qiang)度較高(gao)的(de)含鉬(mu)、氮不銹鋼(gang),而蒸發器則要根(gen)據不同(tong)情況(kuang)使用雙相不銹鋼(gang)、鐵鎳(nie)(nie)基合金及鎳(nie)(nie)基合金等。
核(he)(he)反應堆(dui)的(de)(de)后處理(li)(li)階(jie)段(duan)所接觸(chu)到的(de)(de)腐蝕性(xing)(xing)介(jie)質不(bu)僅(jin)多種多樣,而且(qie)對設(she)(she)備(bei)的(de)(de)要求(qiu)更為苛刻(ke)。同(tong)時為了確保(bao)反應堆(dui)安全(quan)生(sheng)產,防止放(fang)射性(xing)(xing)物(wu)(wu)質泄露,對結構(gou)材料(liao)的(de)(de)性(xing)(xing)能、質量要求(qiu)也特別高(gao)。去除燃料(liao)包(bao)殼(ke)和(he)溶解燃料(liao)芯要用腐蝕性(xing)(xing)極強的(de)(de)混合(he)酸,如硝酸-氫(qing)氟酸、硝酸-鹽(yan)酸、硫酸-氫(qing)氟酸或氫(qing)氟酸-氟化物(wu)(wu)等(deng),這時設(she)(she)備(bei)材料(liao)常用含有(you)鉻、鉬(mu)及鋼等(deng)多種合(he)金(jin)元素的(de)(de)鎳基合(he)金(jin)。在隨后進(jin)行的(de)(de)排除放(fang)射性(xing)(xing)廢物(wu)(wu)、萃取(qu)有(you)用的(de)(de)核(he)(he)燃料(liao)及放(fang)射性(xing)(xing)產品等(deng)一系列化工(gong)處理(li)(li)中,也要用大量高(gao)合(he)金(jin)的(de)(de)鎳鉻鉬(mu)銅不(bu)銹鋼。
另外,核反(fan)應(ying)堆后處理階段還有很多“清潔(jie)”設(she)備,一般在弱腐(fu)蝕性環境中使用,但(dan)要求不(bu)生銹(xiu),不(bu)容許有腐(fu)蝕產物,容易(yi)清理。這類(lei)設(she)備多采用較廉價的鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼。
總之,原子能(neng)工(gong)業的(de)發(fa)展與不(bu)銹(xiu)鋼技術的(de)進步有極為密切的(de)關系。隨著我國原子能(neng)發(fa)電事業的(de)迅速(su)發(fa)展,不(bu)銹(xiu)鋼在其中將會作出越來越大(da)的(de)貢獻。

