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核电站配套涂料性能及其涂装研究(1)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2011/11/21 15:08:39   

摘要:简要介绍了核电站防腐涂料对保护核电站的重要作用。讨论了核电站配套所需涂料的基本性能。针对核电系统防护所涉及的特殊污染介质和涂料性能测试的相关标准,阐述了核电涂料的施工要求。

传统发电手段主要是火力发电,但是由此消耗大量煤和石油,不仅导致不可再生资源的严重消耗,而且在开采、生产中产生大量有毒有害、污染环境的物质。因此,全世界在开发清洁能源上很早就达成共识,在各个领域投入大量人力、财力,目前开发可替代能源的领域主要集中在核电、风电、光电。现今发展最迅速、市场效益最好的当属核电,对于优化能源结构,保护能源安全,积极应对气候变化和保护环境都具有重要意义。我国核电产业经过20多年的发展,目前形成了浙江秦山、广东大亚湾和江苏田湾3个核电基地,并在沿海和内地开始建设10个以上的核电项目。

涂料广泛用于核电站核岛、常规岛的钢结构、混凝土、设备管道等部位,是核电站防腐的重要手段之一。根据核电站各个部位防腐要求的不同,尤其是核电站自身的特殊运行条件,核电站防护涂层可分为抗大气腐蚀涂层,以及抗液体、埋地环境涂层,因此可以结合核电站设备组成分别对不同功效的适用涂层进行分析。

1·核岛用防腐蚀涂料

出于安全和设备运行需要的考虑,设计建造核电站一般位于远离人口稠密地区的江河、海边,因此外部一般设备、厂房等腐蚀环境基本属于腐蚀等级较高的临水(海水、淡水)条件,核电运行后,设备使用周期长,这些对核电及相关系统钢结构等的防风防腐防潮性能、安全可靠性、工作效率等提出了十分苛刻的要求。因此核电站必须采用特殊的重防腐涂料涂装,才能满足长期防腐。核电站由核岛(NI)、常规岛(CI)和辅助配套设施(BOP)组成,其中核岛是核电站安全壳内的核反应堆及有关系统的统称,功能类似于常规电站的“锅炉岛”,其特殊性主要体现在两个方面:一是利用核能生产蒸汽,二是针对放射性风险配置了特殊的安全设施。核岛主要包括核蒸汽供应系统、安全壳喷淋系统和辅助系统等。因此核岛内适用涂层必须具有一定的耐温性、抗辐照老化性。

1.1LOCA试验

核岛的环境特点是:正常条件下,核岛内空气中腐蚀性离子较少,温度保持恒定,涂层劣化的主要途径是人为损伤和辐照作用;异常条件下,如核岛内管道发生破裂,管道内充满的高温高压蒸汽瞬间能使核岛局部部位达到约300℃、16MPa。因此核岛防腐涂料应重点考虑核岛适用涂层满足异常条件下的使用要求。此外,根据ALARA原则(所有辐射剂量应保持在可合理达到的尽可能低水平),核岛适用涂层还应具备较低表面处理条件下的可维修性。

“失水事故”是核电站最严重的事故类型之一,一旦发生将导致核岛内的核心设备处于最恶劣的工作环境下。核电站的核心设备必须有能力在“失水事故”发生的情况下,保持运转并处于受控状态。失水工况模拟试验(LOCA,lossofcoolantaccident)主要为了考察涂料的耐高温喷淋液体性能。在事故工况下,如果保护涂层脱落,可能堵塞流体管线、泵和回流喷水系统,妨碍喷淋,将对异常情况处理造成很大危害。

1.2去污试验

核电站燃料元件、堆内构件等在事故情况下,有时会发生泄漏而造成放射性物质对有关设备设施的污染。燃料元件在辐照后检验系统的设备污染也很严重,放射性尘埃、裂变气体在设备表面的吸附等,都会对现场工作造成放射性辐射。排除现场故障前,先要进行去污,使放射性剂量水平降低到一定的允许值。需要具有去污性的部位,如混凝土表面和混凝土槽内衬里,以及辐射区域内的钢结构表面,常用的涂料为胺固化高相对分子质量环氧涂料、无溶剂环氧涂料等。

1.3辐射试验

放射性辐射会加速涂层中高分子树脂或聚合物的老化开裂,过量的放射性辐射会引起聚合物中化学键的断裂降解。对于核电站用的涂料,根据法国标准NFT30-903规定,涂层的耐辐射性应该≥1.6×105Gy而没有损伤。

上述试验保证了核岛防腐涂料在极端条件下达到使用要求。

核电站常规岛涂层主要用于:设备外表面的抗大气腐蚀防护和去离子水贮存罐等的内部腐蚀防护。核电站辅助系统涂层主要包括:酸碱盐飞溅条件下的涂层、结露设备及钢结构表面的涂层、电器设备表面涂层、海洋大气和海水环境下的涂层等,一般主要是非控制区(没有放射性污染的区域)厂房内正常大气环境、腐蚀性环境的涂层系统。

来源:中国涂料助剂网
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