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。


 反應堆(dui)中(zhong)的(de)(de)(de)情況與(yu)前(qian)(qian)處理階(jie)段(duan)有所不(bu)同。以目前(qian)(qian)最(zui)常用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)加壓水(shui)反應堆(dui)為例(li),堆(dui)內構件主要(yao)(yao)(yao)受(shou)高(gao)溫高(gao)壓水(shui)的(de)(de)(de)腐蝕。此(ci)外,堆(dui)心部(bu)分的(de)(de)(de)結構材料還要(yao)(yao)(yao)受(shou)到強烈的(de)(de)(de)中(zhong)子輻照,雖然腐蝕環境不(bu)算苛刻,但要(yao)(yao)(yao)求材料的(de)(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)(yong)壽命長、安全度高(gao),不(bu)容(rong)許有腐蝕產(chan)物的(de)(de)(de)沾污(wu)。因(yin)此(ci),這(zhe)里(li)到處都離不(bu)開(kai)不(bu)銹鋼(gang)(gang),起支撐(cheng)、固(gu)定(ding)作用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)骨(gu)架、格(ge)柵等是用(yong)(yong)(yong)超低碳奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)制作的(de)(de)(de);卸料用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)脈沖管和固(gu)定(ding)管系的(de)(de)(de)螺釘(一個(ge)(ge)不(bu)太大的(de)(de)(de)反應堆(dui)中(zhong)要(yao)(yao)(yao)用(yong)(yong)(yong)幾(ji)千個(ge)(ge))是用(yong)(yong)(yong)奧氏(shi)體-鐵素體雙相不(bu)銹鋼(gang)(gang)制作的(de)(de)(de);用(yong)(yong)(yong)于屏蔽中(zhong)子輻照的(de)(de)(de)防(fang)護(hu)板,是高(gao)硼不(bu)銹鋼(gang)(gang)制作的(de)(de)(de);各種(zhong)管道(dao)及聯系構件也都是奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)制作的(de)(de)(de)······因(yin)此(ci)可以說,除了燃料元(yuan)件和石墨反射體之(zhi)外,原(yuan)子能反應堆(dui)里(li)幾(ji)乎是不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)世界(jie)。


反應堆內(nei)產生的(de)熱量由壓力(li)水導(dao)出,通過熱蒸發器產生高壓過熱蒸汽用(yong)(yong)以(yi)發電。這里輸送壓力(li)水的(de)管路系統要求用(yong)(yong)高溫強(qiang)度較高的(de)含鉬、氮不銹鋼(gang),而蒸發器則要根據不同情況(kuang)使用(yong)(yong)雙(shuang)相不銹鋼(gang)、鐵鎳(nie)基合金及鎳(nie)基合金等。


 核反應堆的(de)(de)后(hou)處理(li)階段所接觸到(dao)的(de)(de)腐蝕(shi)性(xing)(xing)介質不(bu)僅多種(zhong)多樣,而且(qie)對設備(bei)(bei)的(de)(de)要求更為(wei)苛刻。同時為(wei)了確(que)保反應堆安全生產,防止放射(she)性(xing)(xing)物質泄露,對結構材(cai)料的(de)(de)性(xing)(xing)能、質量要求也特別高(gao)。去除(chu)燃(ran)料包殼和溶解(jie)燃(ran)料芯要用(yong)(yong)腐蝕(shi)性(xing)(xing)極強(qiang)的(de)(de)混(hun)合(he)酸,如硝(xiao)酸-氫氟(fu)酸、硝(xiao)酸-鹽酸、硫(liu)酸-氫氟(fu)酸或氫氟(fu)酸-氟(fu)化(hua)(hua)物等(deng),這時設備(bei)(bei)材(cai)料常用(yong)(yong)含有(you)鉻、鉬及鋼(gang)等(deng)多種(zhong)合(he)金元(yuan)素的(de)(de)鎳基(ji)合(he)金。在隨后(hou)進行的(de)(de)排除(chu)放射(she)性(xing)(xing)廢(fei)物、萃取有(you)用(yong)(yong)的(de)(de)核燃(ran)料及放射(she)性(xing)(xing)產品等(deng)一系列化(hua)(hua)工處理(li)中,也要用(yong)(yong)大量高(gao)合(he)金的(de)(de)鎳鉻鉬銅不(bu)銹鋼(gang)。


 另外(wai),核反應堆(dui)后(hou)處(chu)理階段還有(you)很多“清潔”設備(bei),一般(ban)在弱腐(fu)蝕(shi)性(xing)環境(jing)中使用(yong),但(dan)要(yao)求(qiu)不(bu)生(sheng)銹,不(bu)容許有(you)腐(fu)蝕(shi)產物,容易(yi)清理。這類設備(bei)多采用(yong)較廉價的鐵素(su)體不(bu)銹鋼。


 總之,原(yuan)子能工(gong)業的發展(zhan)(zhan)與不(bu)銹鋼技術(shu)的進步有極為密切(qie)的關系。隨著(zhu)我國原(yuan)子能發電事業的迅速(su)發展(zhan)(zhan),不(bu)銹鋼在(zai)其中將會作出越(yue)來(lai)越(yue)大的貢(gong)獻。