就在前不久,一则消息吸引了全世界核大国的关注。
中国企业成功制造出了一个巨型钢环,随着消息的传出,曾经高傲的美国人也坐不住了,但也不得不感叹:中国人的创造力实在是太可怕了!因为它是核电站必须要用到的安全环,锻造技术曾被美国垄断了半个世纪,这个东西对核电站的安全到底有多重要?它的背后又经历了怎样的故事?今天就让蓝猫带大家了解一下吧。
2019年11月16号,,一个直径16米重达150吨的巨大铁环被一辆有着四十八个车轮的拖车载着,在交警的护送下缓缓地驶上了高速公路。
这个画面被媒体转播后,全世界的有核电站的国家都在关注,尤其是美国。
因为这个大钢环就是保证核电站安全的必要组成部分,而之前全世界各国都要看美国的脸色,包括中国。
因为只有人家能造出来,所以一直比较嚣张。
而现在却不得不重新考虑一下了,因为中国能造出比他们更先进的产品了,而且价格肯定会更低更具国际竞争力。
这让那些骄傲自大的美国企业如何是好?是不是又要忙着制裁我们了?新闻里面这个大铁环叫做奥氏体不锈钢环,它是目前全球单体最重直径最大的巨型环锻件,将用于我国的最新核电技术,是核反应堆的极重要的一个基础硬件,说是核电站的安全卫士也不为过!如今随着全世界对电力需求的快速提升,除了污染大的火电和需要地理环境的水电,还有一种电力深受更过的青睐,那就是核电。
作为一种未来能源,核电站的发展一直都是各国发展的重要方向,但是安全性是不得不重视的因素,因为一旦发生核泄漏将会造成极为严重的后果!前两年日本核泄漏的事件依然在影响着我们,并且产生的影响将会是极为深远的。
切尔诺贝利灾难的影响至今也仍未消除。
所以核电站的安全措施是任何国家都要面对的。
而我国制造的这个大铁环就是核电站的重要守护,其背后的技术价值是难以估量的,目前全球有四百四十多座核电站正在运行,其中一半以上都是压水堆型核电站,我国建造的核电站大多也都是这一类型,其原理就是使用极高的压力来保证水在堆芯里面不沸腾,而核燃料则是在反应堆里发生和核裂变,所产生的热能在高压的循环冷却下被水带出,然后在蒸汽产生器里变成蒸汽,从而来推动发电机进行发电。
但是弊端就是一旦发生泄露将引发严重后果,所以说核技术是一把双刃剑。
因此核反应器的密封技术就显得尤为的重要,目前核电站反应堆一般都是设置三道安全屏障,作为第一层防护的就是燃料包壳,就是用特殊的的金属把铀或者其他的核燃料给包起来。
第二道防护就是压力容器,它是用来存放核燃料棒堆的。
第三道防护就是钢铁混凝土,厂房内安全壳由六毫米的钢衬,和超一米厚的混凝土浇筑而成。
外安全壳也是混凝土浇筑,用于防止外力的撞击。
这三道安全屏障从里到外都是为了防止核泄漏。
而第二道安全屏障所使用的重要部件,就是我们今天的主角密封环。
安置核燃料的容器分为桶身和桶盖两部分,二者之间有一个C型密封环连接加固,在核反应的过程中,因为内部所产生的高温会使得桶身和桶盖分离,而核反应一旦停止,那么两者就又会合并。
作为安全卫士的C型密封环如果发生变形,反应容器就会出现缝隙,也就是发生核泄漏。
所以这个密封环作为是核电站的重要部件,对材料和加工都有着极高的要求,由中国伊莱特公司制造的这个直径十六米的巨型不锈环就是核电站的密封环。
它是世界上半径最大,重量也是最大的整段式不锈钢环形件!如果每隔一米五站一个人,那么这个圈里面可以站在一百多个人!它将用来建设我国的第四代核电机组,福建霞浦的六十万千瓦核中子反应堆核心部件的支撑。
作为核电站里面最关键的部件,这个堆容器中最关键的就是这个C型整段式不锈钢环,它还不仅需要承担起整个堆容器7000多吨的重量,还需要承受中子辐射以及液态金属钠的辐射,可以说这个支撑环是核电站反应堆中关键的一部分。
由于C型密封环过于巨大,没有很好的铸造工艺,所以之前都是将其分段做好,然后再进行焊接的,但这样因为焊接处免不了有缝隙,所以安全方面的隐患也很大,容易发生核泄漏事故。
从理论上来讲,使用一体化铸造也是一个一劳永逸的好办法,但是从实际操作方面来讲的话那可就太难了。
因为要想把大型设备锻造好,对锻造材料的要求会非常的高,首先需要的就是合格的大钢锭,而且钢水在结晶的过程中会分析溶质,从而造成钢锭的内外产生的的溶质会不太一样。
进而在金属成分上也会产生差别,钢锭内部的元素严重偏离正常水平,如果用在核电站上是有着极大的安全隐患的!之前外国要想锻造这种巨型钢圈,也只是能通过多段组装的方式来完成。
但是这种锻造方式存在着很大的安全隐患,如果压力过大,还有可能会出现断裂的情况。
把它装备在核反应堆设备底座上一旦发生了断裂,就会导致核泄漏,后果将不堪设想!面对这样的问题,我国科学家李依依院士团队首先提出了金属构筑成型技术,简单地说就是像盖房子一样,把小钢锭叠成大钢锭,然后通过特殊的方式筑成高品质的大型钢锭,然后再把它推进真空室,加热到一千二百五十摄氏度的高温,然后进行全面的锻造,这样钢锭内部组织就能够更加紧密均匀,然后进行冲孔和孔扩,然后把这个超大型钢钉放到轧环机上轧制成形,最终整体锻环的雏形就出来了。
然而这样还不够!为了能够匹配核反应堆容器的要求,锻环的表面也必须平整,圆心到四周的距离必须完全一致!但凡是出现一点误差,就必须得回炉重造。
因此我国这项巨型钢锭锻造工艺,不但成功的突破了世界锻造领域的大锻件制造工艺,同时还创下多个世界纪录!就拿这个一百五十吨重的密封环来说。
它的成功锻造创造了世界最重单体不锈钢配料的记录,同时也创造了世界最大直径不锈钢环形整锻的记录。
它可以承受七千吨的重量,还可以耐受六百五十摄氏度的高温。
设计寿命可以达到连续使用四十年的标准,足够承担起我国核电站的安全重责。
不仅如此,它还可以可以用在其他大型传动装置上。
比如隧道神器盾构机。
而我国也因为这项巨型锻造金属工艺,引领了世界大锻件制造技术发展。
然而,任何一创新技术的突破都不是件容易的事,之前这所有的一切我们都需要向美国求购,而嚣张的他们不仅高价出售,还扬言中国不可能造出来这种部件。
而且美国随时可能会对中国断供,并以此来威胁中国的核电站,但是苦于没有技术,这让中国的核电企业和密封件企业感到憋屈又愤怒,却没有任何办法。
正是在这种情况下,当时在宁波天生密封件的工程师励行根在看到美国企业的如此行径之后暗暗下了决心:“五年内一定要把这个密封环难题攻克下来,哪怕是倾家荡产!”然后他就带着天生公司的研发团队,开始了O型密封环和C型密封环的研发,在这期间对材料的选择和制造工艺,进行了无数次的研究和实验。
直到2011年该团终于在技术上取得了突破!2015他们研发的第一个C型国产密封环,在秦山核电站方家山的1号核电机组投入使用,在经过了将近一年的使用周期后。
在国内多家权威机构的见证下,这个密封环的内环和外环均没有任何破损,完全能够符合核电站的运行标准,水平达到世界先进,部分指标处于世界领先!这也标志着中国成为继美国之后,第二个能造出C型密封环的国家,而励行根团队也因此获得了国家科技进步二等级。
如今我国的秦山核电站、连云港核电站和广东核电站的百分之七十以上设备都装载了我们国产的密封圈。
相信不久的将来,中国在这个领域将越来越强,彻底打破国外垄断我们的幻想!好了。
今天就先到这里了。
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