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核电建设拉动的高精铝材需求

2018-06-05 16:32
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  【中国白银网6月05日讯】核电是当今三大电之一,与火电、水电并列。近些年来,我国核电“走出去”步伐明显加快,尤其是与“一带一路”相关国家和地区的合作方面十分顺利。早在上世纪90年代,我国核电就已开始走向世界,截至目前,中核集团已向巴基斯坦出口建设4台30×104kW级核电机组、2台百万kW级核电机组,在巴基斯坦合作建设的核电项目总装机容量已达463×104kW,在运装机容量超过130×104kW。同时,我国与阿根廷、沙特阿拉伯、美国等国在核合作方面也取得长足进展。

  据有关报道,至2018年2月全球有72个国家已经或正在计划发展核电,其中“一带一路”相关国家占大多数。据国际原子能机构统计,2030年前,全世界将新建机组300台,其中80%左右落户“一带一路”相关国家。中国中核集团完整的核工业产业链在推动着“一带一路”的建设滚滚向前,市场容量可达1000万亿美元。

  核电站用些什么铝材

  不管核电站用的是什么堆型(沸水堆、压水堆、气冷堆和快中子堆)都要用一定量的铝及铝合金材料。在核工业中,铝材主要用做中、低温堆燃料元件的包壳、工艺管、辅肋管道等,工业纯铝在温度为100℃——130℃的水冷反应堆中得到广泛的应用。

  热核聚变反应堆铝材唱主角

  核聚变反应堆是将氘(D)和氚(T)产生的高温等离子体封闭起来,进行核聚变反应,形成较重的氕的过程,正好与前面介绍的核裂变反应堆相反。核聚变反应堆应该用感应放射能衰减快的、停堆后短时间人可以接近的、残留放射能少的材料制成,铝材正是这样一种较为理想的材料。美国从1997年起斥资235亿美元建造的“人造太阳”的美国国家点火装置(NIF)的130t重目标靶室就是用厚达250mm的铝合金5083板制造的。2010年11月2日,进行了首次点火实验,用192束激光束一齐瞄准一颗只用花生粒大小却含有氘和氚气体的小球体,它们立马发生聚变,释放出1.3MJ能量,其核心温度600万°F,为人类利用清洁的绿色聚变核能打开了新大门。

  现在,除美国外,我国和俄罗斯也在大力开发核聚变反应堆。建造聚变用的材料除要求感应放射能小外,在120℃时还应有相当高的强度;由于磁场大,会产生涡流,铝合金的电阻应大;还应有良好的成形加工性能、真空性能与导热性。

  残余感应放射能低的材料是C、Sic、纯铝,但C、Sic的成形性能低,加工大的结构困难,所以现在日本的R计划、国际原子能机构的INTOR和美国的STARFIRE核聚变反应堆都把铝合金作为开发的材料。

  在元素周期表中,对14.1MeV中子引起的感应放射能低的元素只有Li、Be、C、Mg、AI、Si、V、Pb、Bi等。因此,热核聚变反应堆铝合金的研发对象无疑是以高纯铝为基的Al-Mg-Si系、Al-Mg系、Al-Si系、Al-V系、Al-V-Si系、Al-Mg-V系、Al-Mg-Li系及烧结铝合金(SAP)。对这类材料应严格控制铝合金的常用合金化元素Fe、Cu、Cr等的含量。

  目前,我国已成为全世界核电站建设与核电技术的引领者,中核集团正在开展华龙一号、玲珑一号等有完全自主知识产权的多种先进反应堆建设。中核集团在役核电机组18台,在建的8台,年度发电量已破千亿kWh,负荷因子、能力因子等运行指标已连续5年稳居世界先进水平。

  中核集团自主研发的“燕龙”泳池式低温供热堆,可为北方城市提供安全经济、绿色环保的供暖系统,一座400MW的“燕龙”低温供热堆,供暖建设面积可达约20000km2,相当于20万户三居室,可为东北地区供暖,为打赢蓝天保卫战作出大贡献。

  和水电一样,核电建设成本很高,建设周期也很长,但是运营成本甚低,绿色、环保、高效、低运营成本的核电定是我国能源重点发展方向之一。不过,现在核电在我国建设占的比例还很低,仅有2%多一点,即使到2030年可能也不会超过4%,比风电和光伏的还少,还没有发挥出太大的作用,但前景十分广阔。

  (文章来源:铝加网)
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