核能與傳統(tǒng)的化石能源相比，具有產(chǎn)能效率高、可避免化石燃料燃燒引起的酸雨、大氣污染等環(huán)境問(wèn)題。

核電站腐蝕環(huán)境

    由于核設(shè)備長(zhǎng)期處于高溫高壓流動(dòng)水或飽和蒸汽、310℃ ~ 330℃高溫、15.5MPa 高壓、復(fù)雜工作應(yīng)力以及強(qiáng)烈輻照等運(yùn)行工況下。尤其管路雜質(zhì)沉積容易引起塞積、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（SCC）甚至破裂。這些局部腐蝕、磨蝕、腐蝕疲勞、應(yīng)力腐蝕，輻照脆化等老化現(xiàn)象都會(huì)導(dǎo)致設(shè)備整體或部分部件功能失效而引發(fā)事故。

    大多數(shù)核電站建于海邊，核電設(shè)備長(zhǎng)期受到海水的侵蝕。

    由于海水中成分復(fù)雜且含有較多海生物，這些海生物進(jìn)入設(shè)備、管道后滋生，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)工作效率下降、維修費(fèi)用增加、壽命縮短等問(wèn)題，由此在粗隔柵和重要廠用水泵前管道處引入次氯酸鈉溶液，殺死水中海生物。雖然殺死了海生物，但是次氯酸鈉中氯離子有很強(qiáng)氧化性，這同時(shí)也加重了管道及設(shè)備腐蝕。

核電站腐蝕類型

    ● 核反應(yīng)堆壓力容器腐蝕

    ○ 反應(yīng)堆壓力容器（RPV）起著容納冷卻劑、支撐堆心、密封放射性物質(zhì)、保持堆內(nèi)運(yùn)行壓力等作用。

    ○ 典型腐蝕： ① 不銹鋼、鎳基合金及焊接部位的應(yīng)力腐蝕；②壓力容器的輻照脆化與環(huán)境疲勞③燃料包殼的積垢和垢下腐蝕等。

    ● 蒸汽發(fā)生器傳熱管道腐蝕

    ○ 傳熱管的腐蝕主要包括：應(yīng)力腐蝕，晶間腐蝕、耗蝕、凹痕、微震磨損、點(diǎn)蝕或縫隙腐蝕、疲勞破壞、機(jī)械損傷等。

    ○防止傳熱管的腐蝕的方法可歸結(jié)為：

    （1）傳熱管材料（提高鋼中鉻、鎳含量，增強(qiáng)抗腐蝕性）

    （2）優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和管路施工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

    （3）水質(zhì)處理，添加緩蝕劑。

    ● 換熱器腐蝕

    ○ 換熱器腐蝕主要包括：氫腐蝕、氫脆、高溫硫化氫腐蝕、應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕、沖刷腐蝕及回火脆性損傷等。

    ○ 失效形式：腐蝕破壞失效、結(jié)晶結(jié)垢失效和密封泄漏失效三類。

    ● 核反應(yīng)堆芯材料腐蝕

    ○ 反應(yīng)堆燃料包殼和堆芯結(jié)構(gòu)材料包括：燃料包殼、壓力管、支架和孔道管。

    ○ 防腐方法：由于長(zhǎng)期處于300 ~ 400℃的高溫高壓水和蒸汽環(huán)境下，高輻射電解水產(chǎn)生大量氫，因此須選用具有抗癤狀腐蝕，抗應(yīng)力腐蝕，良好吸氫性能、焊接性能和力學(xué)性能的堆芯結(jié)構(gòu)材料。

核腐蝕事故調(diào)查

    2011 年，福島第一核電站核泄漏事故是核電站抗震能力不足和設(shè)備老化所致，包括原子爐壓力容器的中性子脆化，壓力抑制室出現(xiàn)腐蝕，熱交換區(qū)氣體廢棄物處理系統(tǒng)出現(xiàn)腐蝕。2004 年，關(guān)西電力公司美濱核電站 3 號(hào)機(jī)渦輪機(jī)室的冷凝管道由于在冷卻水腐蝕下逐漸變薄，進(jìn)而壓力作用下引起延展性斷裂導(dǎo)致了核泄漏事故。

    2002 年，戴維斯 - 貝斯核電站出現(xiàn)的嚴(yán)重腐蝕導(dǎo)致核電站關(guān)閉了兩年左右。

    歐美日等國(guó)多次發(fā)生主回路接管安全端及壓力容器頂部貫穿管等部位的焊接接頭 SCC 失效，造成泄露。

    美國(guó)薩凡納河反應(yīng)堆中的 Zr-2 合金包殼管因“氫脆”造成早期破損事故。？

核電站海水相關(guān)系統(tǒng)材料選擇及設(shè)計(jì)

    防腐材料

    目前核電廠海水相關(guān)系統(tǒng)中材料選擇大致有：碳鋼襯膠管道、不銹鋼、碳鋼加防腐涂層、樹(shù)脂管道、鈦管。

    （1）碳鋼加內(nèi)襯管道

    內(nèi)襯管道主要有涂層、橡膠、塑料及水泥砂漿，襯膠管道只要內(nèi)襯不受損壞就不會(huì)受到腐蝕，如果由于內(nèi)襯老化、碰傷及局部缺陷導(dǎo)致小面積破損漏出碳鋼形成小陽(yáng)極和大陰極，將造成陽(yáng)極部分產(chǎn)生極大的腐蝕電流加快該針孔部分腐蝕甚至穿孔。

    防止襯膠管道腐蝕主要從以下幾方面考慮：盡量減少?gòu)濐^對(duì)管道的沖蝕或?qū)濐^部分進(jìn)行特殊防腐處理；進(jìn)行電火花檢測(cè)儀檢驗(yàn)，不應(yīng)有漏點(diǎn)現(xiàn)象，電火檢測(cè)儀輸出電壓為 3000V/mm；加強(qiáng)出廠驗(yàn)收襯板與金屬壁的貼實(shí)，不許空洞、脫開(kāi)現(xiàn)象，搭接部分不許有氣泡、縫隙等。

    （2）不銹鋼 316L、Q345 材料

    316L 主要運(yùn)用到粗隔柵、細(xì)隔柵、鼓網(wǎng)網(wǎng)片及沖洗水管等部分管線；Q345 主要運(yùn)行在輔助冷卻水管道、鼓網(wǎng)骨架等。

    316L 本身具有很強(qiáng)的耐腐蝕性，由于核電站為了殺死海生物投加次氯酸鈉溶液使氯離子含量大增，而使其腐蝕較為嚴(yán)重。而實(shí)際運(yùn)行中管徑變化處如彎頭、異徑管、三通處容易造成油漆脫落，在高流速、高腐蝕海水中則加快局部腐蝕和沖刷腐蝕。

    該部分應(yīng)從以下幾點(diǎn)考慮：選用耐磨厚漿型樹(shù)枝涂層，加強(qiáng)防沖刷和腐蝕效果；在部分小管道中改用襯膠管，提高使用壽命；使用不銹鋼部分考慮雙重保護(hù)增加其抗腐蝕性能，外加電流或陽(yáng)極塊的方式是核電站電化學(xué)保護(hù)的基本方法。

    （3）鈦管

    鈦管是一種防腐材料，對(duì)氯化物、硫化物和氨具有較高的耐蝕性能，耐水沖擊性能也較強(qiáng)，大量運(yùn)用在設(shè)備冷卻水熱交換器、閉式冷卻水熱交換器和凝汽器熱交換管束中。秦山二期、寧德核電中閉冷水和設(shè)備冷卻水都使用板式熱交換器，交換效率低且流阻大，更容易引起鈦管腐蝕，福清核電使用管式熱交換器增加傳熱效率，且減少海水對(duì)設(shè)備的沖蝕；在運(yùn)輸過(guò)程或停運(yùn)時(shí)通過(guò)充氮或者干燥法進(jìn)行保養(yǎng)；適當(dāng)增加鈦管數(shù)量，減少海水對(duì)管側(cè)的沖刷，考慮海水腐蝕管道穿孔設(shè)計(jì)一定裕度，堵管率在 10% 左右；不同金屬直接連接時(shí)造成電位差加快電位低側(cè)腐蝕，應(yīng)選擇材質(zhì)或電位相近材料，選用鈦鋼復(fù)合板 （熱交換器水室、 管板） 或襯膠 （凝汽器水室） 。

    陰極保護(hù)

    由于海水的腐蝕性，涂層及襯膠的作用是物理隔離，但是當(dāng)涂層破壞如：涂層本身缺陷，針孔存在；施工或運(yùn)行過(guò)程中涂層破壞使金屬暴露。這些現(xiàn)象導(dǎo)致小陽(yáng)極大陰極的現(xiàn)象，使涂層破壞處腐蝕加速。為了有效地防治海水腐蝕，覆蓋層加陰極保護(hù)是最為緊急有效的方法，目前核電廠電化學(xué)防腐設(shè)計(jì)有犧牲陽(yáng)極塊的陰極保護(hù)和外加電流陰極保護(hù)。

    （1）犧牲陽(yáng)極塊陰極保護(hù)

    犧牲陽(yáng)極中陽(yáng)極塊使用鋁 - 鋅 - 銦系統(tǒng)合金，主要運(yùn)用在較分散、形狀簡(jiǎn)單且易于更換的設(shè)備管道中，這些部分在核電建設(shè)階段需要重點(diǎn)考慮幾點(diǎn)：涂漆的厚度及保養(yǎng)，底漆涂敷時(shí)表面預(yù)處理應(yīng)合格，出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象應(yīng)對(duì)銹蝕部位表面重新進(jìn)行預(yù)處理；焊縫、邊角及表面凹凸部分應(yīng)增加涂敷遍數(shù)，下一道漆在上道漆表干后涂敷；在施工安裝中，陽(yáng)極表面應(yīng)保持清潔，嚴(yán)禁沾油污或油漆，陽(yáng)極腳應(yīng)與焊接部分采用連續(xù)滿焊；陽(yáng)極塊是逐漸消耗，在機(jī)組每次大修及小修時(shí)，應(yīng)檢查陽(yáng)極塊，以免陽(yáng)極塊脫落降低防腐蝕性能且增加循環(huán)水阻力。陽(yáng)極塊布置要在合理位置考慮對(duì)稱布置和均勻布置。

    （2）外加電流陰極保護(hù)

    外加電流一般用于大型的、結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的設(shè)備，外加電流陰極保護(hù)從以下幾點(diǎn)考慮：通過(guò)對(duì)保護(hù)電位反復(fù)測(cè)試及調(diào)整，選定合適的滿足要求的輸出電壓檔，避免過(guò)保護(hù)現(xiàn)象；各陽(yáng)極電流應(yīng)相差較小，這對(duì)提高各陽(yáng)極的利用率和保護(hù)效果極為重要；陰極保護(hù)投入使用后，應(yīng)在所有的保護(hù)電位測(cè)試位置上經(jīng)常進(jìn)行測(cè)量并不斷調(diào)整電流，滿足保護(hù)電位的需要。