第三代壓水堆核電站核島一回路主管道的選材

鄭建能 陳紅宇 司晨亮 余江山

(1.中國第二重型機械集團公司國家能源極端裝備虛擬制造重點實驗室，四川618013；2.中國第二重型機械集團公司大型鑄鍛件研究所，四川618013)

第三代壓水堆技術主要包括美國西屋公司的AP1000、法國阿海琺和德國西門子聯合開發的EPR、俄羅斯原子能公司的AES-2006、國家核電技術公司的CAP1000/CAP1400以及中核、中廣核開發的華龍一號。壓水堆核電站核島一回路主管道是連接反應堆壓力容器、蒸汽發生器和主循環泵的大型厚壁承壓管道，是核蒸汽供應系統輸出堆芯熱能、形成封閉回路的“大動脈”，是核島一回路的重要壓力邊界，也是保證核安全的關鍵。

本文根據壓水堆核電站核島一回路主管道的服役環境，結合影響主管道服役質量的因素和第三代核電鍛造主管道對材料工藝性能的要求，分析了超低碳控氮奧氏體不銹鋼(316LN和X2CrNiMo18.12)作為第三代壓水堆核電站主管道用材的優缺點，為第三代壓水堆核電站核島一回路主管道的設計、制造、安裝、在役檢查和壽命評估提供參考。

1 壓水堆核電站主管道的服役環境及主管道用材的開發

1.1 壓水堆主管道的服役環境

核電站運行時，核島一回路主管道長期處于高溫、高壓、蒸汽高速沖刷以及酸性介質腐蝕的工況，長期受到中子輻照(二代改進型核電機組運行壽命40年，第三代核電機組運行壽命60年)，其中AP1000主管道的運行工況[1]見表1。

表1 AP1000主管道的運行工況Table 1 Operation conditions of AP1000 main piping

主管道運行環境苛刻，為保證全壽命周期的安全，要求材料能夠耐高溫、耐高壓、耐腐蝕，同時具有優良的抗中子輻照脆化能力。……