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金,是制造這類設備常用的材料。
反應(ying)(ying)堆(dui)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)情況與前(qian)處理(li)階段有(you)(you)所不(bu)(bu)(bu)同。以目前(qian)最常用(yong)的(de)加壓水(shui)反應(ying)(ying)堆(dui)為例(li),堆(dui)內構件主(zhu)要(yao)受高溫高壓水(shui)的(de)腐(fu)蝕(shi)。此外,堆(dui)心部分的(de)結構材料(liao)還要(yao)受到強烈(lie)的(de)中(zhong)(zhong)(zhong)子輻(fu)照,雖然腐(fu)蝕(shi)環境不(bu)(bu)(bu)算苛刻(ke),但要(yao)求(qiu)材料(liao)的(de)使用(yong)壽命長、安全度高,不(bu)(bu)(bu)容許(xu)有(you)(you)腐(fu)蝕(shi)產(chan)物(wu)的(de)沾污。因(yin)此,這里(li)到處都(dou)離不(bu)(bu)(bu)開不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang),起(qi)支(zhi)撐、固(gu)定(ding)作(zuo)用(yong)的(de)骨架、格柵(zha)等是(shi)(shi)(shi)用(yong)超低碳奧氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)制(zhi)作(zuo)的(de);卸料(liao)用(yong)的(de)脈(mo)沖管和(he)固(gu)定(ding)管系(xi)的(de)螺(luo)釘(一個不(bu)(bu)(bu)太(tai)大的(de)反應(ying)(ying)堆(dui)中(zhong)(zhong)(zhong)要(yao)用(yong)幾千(qian)個)是(shi)(shi)(shi)用(yong)奧氏體(ti)(ti)-鐵素體(ti)(ti)雙相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)制(zhi)作(zuo)的(de);用(yong)于屏(ping)蔽中(zhong)(zhong)(zhong)子輻(fu)照的(de)防護板(ban),是(shi)(shi)(shi)高硼不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)制(zhi)作(zuo)的(de);各種(zhong)管道(dao)及聯系(xi)構件也都(dou)是(shi)(shi)(shi)奧氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)制(zhi)作(zuo)的(de)······因(yin)此可以說(shuo),除了燃料(liao)元件和(he)石墨(mo)反射體(ti)(ti)之外,原子能(neng)反應(ying)(ying)堆(dui)里(li)幾乎是(shi)(shi)(shi)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)世界。
反應堆內產生(sheng)的(de)熱(re)量(liang)由壓(ya)力(li)水導出,通過(guo)熱(re)蒸(zheng)發(fa)(fa)器產生(sheng)高壓(ya)過(guo)熱(re)蒸(zheng)汽(qi)用以發(fa)(fa)電。這里輸送壓(ya)力(li)水的(de)管路系統要求用高溫強度較(jiao)高的(de)含鉬、氮不銹鋼,而蒸(zheng)發(fa)(fa)器則(ze)要根據不同(tong)情況(kuang)使用雙(shuang)相不銹鋼、鐵鎳基(ji)合(he)金及鎳基(ji)合(he)金等(deng)。
核反應堆的(de)后處理階段(duan)所接(jie)觸到的(de)腐蝕性(xing)介(jie)質不僅多(duo)(duo)種多(duo)(duo)樣,而且對(dui)設(she)(she)備(bei)的(de)要(yao)求(qiu)更(geng)為苛刻。同時為了確保反應堆安全生(sheng)產,防止(zhi)放(fang)射性(xing)物(wu)質泄露(lu),對(dui)結構材料的(de)性(xing)能、質量要(yao)求(qiu)也(ye)特別高。去除(chu)燃(ran)料包(bao)殼和溶(rong)解燃(ran)料芯(xin)要(yao)用腐蝕性(xing)極強的(de)混合酸,如硝酸-氫氟(fu)酸、硝酸-鹽酸、硫酸-氫氟(fu)酸或氫氟(fu)酸-氟(fu)化(hua)物(wu)等,這時設(she)(she)備(bei)材料常用含有鉻(ge)、鉬及(ji)鋼等多(duo)(duo)種合金元素的(de)鎳(nie)基合金。在(zai)隨(sui)后進行(xing)的(de)排除(chu)放(fang)射性(xing)廢物(wu)、萃取(qu)有用的(de)核燃(ran)料及(ji)放(fang)射性(xing)產品(pin)等一(yi)系(xi)列化(hua)工處理中,也(ye)要(yao)用大(da)量高合金的(de)鎳(nie)鉻(ge)鉬銅不銹鋼。
另外,核反(fan)應堆后處理(li)階(jie)段還有(you)很多“清(qing)潔”設備,一(yi)般在弱腐蝕(shi)性環境(jing)中使用(yong),但要求不生(sheng)銹(xiu),不容(rong)(rong)許有(you)腐蝕(shi)產物,容(rong)(rong)易清(qing)理(li)。這類設備多采用(yong)較廉價的(de)鐵素(su)體不銹(xiu)鋼。
總之,原子(zi)能(neng)工(gong)業的(de)(de)發展(zhan)與不(bu)銹鋼(gang)技術的(de)(de)進步有(you)極為密切的(de)(de)關系。隨(sui)著我國(guo)原子(zi)能(neng)發電(dian)事業的(de)(de)迅速發展(zhan),不(bu)銹鋼(gang)在(zai)其中將會(hui)作出越(yue)來(lai)越(yue)大的(de)(de)貢(gong)獻。

