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中国制造再次惊艳世界第四代核电机组核心支承环156米金属环

发布时间:2021-09-22 05:18:43
来源:bob综合体育下载

  说到国之重器,大家第一时间会想起什么呢?是天宫空间站?还是我国FAST天眼,又或是“嫦娥五号”?其实除了这些大型项目外,我国还有很多隐藏在背后的神器,比如说这个直径15.6米的巨型呼啦圈。它是全球最大的整体锻环,是我国制造的又一国之重器。

  可别小看这个普普通通的巨型金属环,若把它平放在地面上,足足可以容纳150多个人,而它的承重能力更是高达7000吨。

  7000吨是什么概念呢?7000吨的力量足以抬起30多架波音747。当然了,这个金属环可不是用在抬飞机上的,它是核电站堆容器上的支承环。说到这里,我们先来了解一下核电站的一些基础知识。

  目前,全球共有440座核电站,其中92%都是轻水堆,剩下的为重水堆和石墨气冷堆。在轻水堆核电站中,压水堆的比例更大,占了将近75%。而我国在运行并即将建造的也大多为压水堆型核电站。

  其特点是要保证水在堆芯内不沸腾,所以这些水就必须保持在高压状态。它的工作原理是,先将铀制成的核燃料放入反应堆内进行核裂变,之后产生的热能再在高压的循环冷却下被水带出,并在蒸汽产生器内生成蒸汽推动发电机运转。

  而这个金属支承环就是用来密封核物料以及支撑整个核电站重量的重要部件。它的质量优劣直接关系着核电站的安危,为什么这么说呢?

  但是由于它太过巨大,之前其他国家都只能选择将他们分段做好再进行焊接。但是这样做的话,非常容易出现隐患。因为焊接处的缝隙容易导致核物料泄漏,造成重大事故。

  聪明的你肯定想说,一体化锻造不就解决这个问题了吗!对!从理论上说,这确实是最完美的解决办法,但是在实际操作中,可就没那么简单了。

  目前大部分的核电站使用的压力容器都是用低合金钢加入不同比例的镍元素、碳元素等冶炼而成。这里各种材料的配比就是一个难题,如何分配才能让材料的性能达到最优,需要我们反复地去尝试和验证。

  由于是整体锻造,锻件所需钢锭的重量也就必须达到一定规格,钢锭就是将融化的铁水浇铸到一个钢锭模里,冷却凝固之后形成的。但在这里,我们要明白钢锭可不是多准备点铁水就可以得到的,因为随着钢锭重量的增加,反偏析补偿技术、包合浇技术、夹杂物,气体元素以及有害元素控制技术等都有了更高的要求。

  为了消除焊缝,中科院科研人员提出了“以小制大”的金属构筑成形技术,他们将60块优质连铸胚叠加到4层楼的高度后,再用真空状态下的电子束对其进行分组封焊,并多次构筑,成功制造出了200吨级原料钢坯,最终轧成一个无缝连接的金属圆环。

  这个金属支承环是中科院的科研人员们历经十几载才研发成功的第四代核电机组核心支承环,重达150吨,耐受650℃,可承重7000吨,并且还可以连续运行四十年。

  值得一提的是,这个支承环不仅是核电站运转的重要零部件,它还创下多个世界纪录,比如它是世界上直径最大的锻件,是世界上最重的不锈钢胚料,还是全球第一个金属构筑成形技术。