核电站安全壳内钢结构——防护涂料的性能与应

摘　要：随着我国能源经济的不断发展，我国的核电事业的发展也越来越快，目前已经建立起了四座大规模的核电站，并且还有一批核电站正在修建当中。本文通过对核电站安全壳内钢结构防护涂料性能的论述，阐明了核电站涂料的一些特殊性能，并根据核电站安全壳内的运行环境提出了相应的涂料配套方案。

关键词：核电站 防护涂料 安全壳 钢结构
　　随着我国国民经济的不断发展，其能源工业作为我国国民经济中的基础行业，也呈现出长期稳定发展的趋势。核电作为能源工业中的一种，其表现出的高效率低污染等各方面的优势，使核电能源的发展越来越被我国能源工业的管理者所重视。核电站同火电站和水电站一样，都由大量的钢铁设备和钢结构组成，如何对这些钢结构进行防护，以延长其使用寿命是涂料工作者的一个重要课题。
   
一、安全壳内钢结构防护涂料的性能
　　安全壳是核电站的中心部位，安全壳钢结构防护涂料除了一般涂料的常规性能外，还具有其特殊的性能。涂装在钢结构设施上防护涂层不能有剥落、起壳、粉化，否则，大量的残余物进入堆内总应急冷却液中，致使管线、泵、喷嘴及堆总冷却管道堵塞，降低了安全系统的功能，甚至会带来更加严重的后果。为此，安全壳内钢结构防护涂料必须经受以下几方面试验的考验。
（一）、耐辐照试验
　　放射性辐照会加速涂层中的主要成膜物质——高分子树脂绒高分子聚合物的老化而发生开裂，因过量的放射性射线的辐照会引起聚合物中化学键的断裂而降解。一般认为，聚合物的结构中含有芳环时，可以减低核辐射的降解作用，特别在主键上含有芳环侧基的聚合物可以大大提高抗辐射性。作为核电站钢结构所用涂料耐放射性辅照剂里要求不低于1.6×106Gy。
（二）、去污试验
　　核电站燃料元件、堆内构件等在事故情况下，有时会发生泄漏造成放射性物质对有关设备设施的污染，燃料元件在辅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，这些对现场工作造成放射性辐射，要深入现场排除故障都要先进行去污，使放射性剂里水平降低到一定的允许值。由于上述的原因，安全壳的防护涂层必须耐去污剂的漫蚀，同时涂膜表面放射性污染被消除或减少到相当低的程度。考察涂膜去污性能的指标为去污率，即
　　　　　　　　 
　　式中:P—去污率
　　    A0—沾污后放射性比活度
　　    A1—去污后放射性比活度
　　    一般要求涂膜的去污率≥85%
（三）、LOCA试验
　　LOCA试验(Loss of Coolant Accident冷却剂损失事故试验)，这是模拟核反应堆发生意外情况时保护涂料的涂层是否能经受这一考验。因为在核反应堆运行过程中，必须考虑其失水事故的可能性，在该情况下，涂层必须良好，否则，会因保护涂层的脱落可能堵塞部分或全部流体管线、泵和回流喷水系统而造成核放射性物质的泄留。LOCA试验对涂层的考核极为苛刻。首先，试板在25℃2℃的环境中放置14d(其中有一面样板中间1/3面积不涂漆，留作修补试验用)，再经14d的湿热试验，然后对样板进行修补试验。修补好的试板在室内25℃2℃环境下放置28d，然后将样板的垂直放入反应器中，经修补的面朝向容器内壁。将燕汽送入反应器，使容器内的温度在三十秒钟之内迅速升至140℃，两分钟内达到165℃，压力为0.63Mpa，一旦达到峰值165℃，压力为0.63Mpa，喷淋液(pH=9.3)喷射装置开始工作，起初喷淋液的温度为40℃，最高不超过80℃。

三、安全壳内钢结构防护涂料的配套
　　由于核电站安全壳内钢结构防护涂料具有一般防护涂料的常规理化性能，同时，又具有耐辐射、易去污、经受LOCA试验，所以使得开发该漆成为一项难度较大的项目。上海开林造漆厂根据上海市重点办下达和上海市核电办领导的《l43118核电站钢结构防护涂层攻关》项目，经过两年多的研究开发，按法国核电标准进行测试，已成功开发了的09-41核电站专用环氧防锈底漆、09-42核电站专用环氧面漆，并已投入工业化生产。
　　在具体的实验当中，我们分别对09-41和09-42做了七个方面的实验测试，这些实验包括辐照试验、去污试验、LOCA试验、老化试验、盐雾试验、火焰传播值和防霉实验。具体的试验结果如下：
1、 辐照试验的试验结果：8.5×106Gy漆膜完好，有变色，失光现象；
2、 去污试验的试验结果：09-41和09-42的平均去污率都达到了92%；
3、 LOCA试验的试验结果：漆膜完好，略有变色，压力≥1.3Mpa；
4、 老化试验的试验结果：漆膜完好，略有变色，略有失光的现象出现；
5、 盐雾试验的试验结果：都达到了一级的标准，也就是维持了两百个小时；
6、 火焰传播值的试验结果：底漆是48.3%、面漆是62%；
7、 防霉实验的试验结果：则是基本不会出现霉化的效果。
　　
　　由此我们可以看出，09-41核电站专用环氧防锈底漆、09-42核电站专用环氧面漆完全达到了核电站安全壳内钢结构的防护要求。


  从以上的实验中我们可以得出结论：09-41核电站专用环氧防锈底漆、09-42核站专用环氧面漆完全达到了核电站安全壳内钢结构的防护要求，并已投入批量生产，在实际工程中得广泛应用。而综上所述，作为核电站安全壳内钢结构防护涂料，必须具备耐辐照性、易去污、并能通过LOCA。除此之外，还必须具备良好的耐腐蚀性能，这样才能保证核电站的安全核内的内钢结构得到良好的保护，从而维持核电站高性能和高效率的运作。


参考文献：
[1]王彩霞.核工业涂料.涂料工业.2006(3)
[2]NF T30-900-1988
[3]NF T30-901-1988