自20世纪50年代以来，英国塞拉菲尔德就开始进行核燃料再处理，在此期间，工程师们面临着各种各样具有挑战性的材料问题。欧洲杯足球竞彩 在SellaField进行的过程基本上是在热浓硝酸中的废核燃料溶解，然后通过溶剂萃取过程分离其组成部分。在此过程中，各种废物产生 - 气体，液体和固体，所有这些都必须使其安全地能够最大限度地减少对环境的放电。还需要运输核材料，即在英国和国外的发电机中耗尽核燃料，并在重新处理操作中产生的废物，欧洲杯足球竞彩这些操作被运送回到客户。 欧洲杯足球竞彩材料的选择标准对于任何化学加工厂来说，选择一种材料都是一个复杂的决定，涉及许多参数，如耐腐蚀性、机械性能、可用性、成本等。使核电站的要求更高的是辐射的存在，尤其是伽马射线，以及表面的放射性污染，通常是阿尔法辐射粒子，这些粒子需要在日常工作中或在它们的寿命结束时进行净化。欧洲杯猜球平台这些材料不仅必须在不可维护的区域长时欧洲杯足球竞彩间地发挥其功能，而且这种性能必须得到证明。即使在辐射水平很低、不会对人类生命构成威胁的地方，也要非常小心。这样做的结果是，在新材料方面，核工业通常比大多数行业更为保守，根据定义，新材料将没有令人满意的服务记录。欧洲杯足球竞彩这种趋势是一种进化的方法，而不是向未知领域的大飞跃。 此外，必须在严格的质量保证欧洲杯足球竞彩制度下获得在维持任何现代化学厂房所需的高安全标准方面发挥至关重要作用的材料。编写了物料的严格技术规范几乎没有观点，然后发现它们的起源，处理，身份等有疑问。欧洲杯足球竞彩 欧洲杯足球竞彩材料塞拉菲尔德使用的工程材料是许多大欧洲杯足球竞彩型化学加工厂所使用的材料，但由于前面给出的原因，这些材料将受到更严格的审查。按吨位计算，最大的是混凝土;其次是钢，包括碳和不锈钢，它们被广泛地大量使用，而镍合金、钛、锆、铪、聚合物、玻璃和各种涂层的用量要少得多。 混凝土混凝土被广泛使用，就像在任何其他大型化工厂一样，用于建筑基础、桥梁、排水渠道等。但是塞拉菲尔德的一些情况值得特别提及。在一些作业区域需要生物屏蔽，混凝土是实现这一目标的最具成本效益的方法;如有必要，可以使用添加剂如铅丸来增强其屏蔽性能，或使用聚合物纤维来增加其韧性。由于混凝土必须渗透，以允许电力和仪表电缆、水、空气等进入，混凝土中的氯化物含量不能过高，以最大限度地减少承载这些服务的金属管道的腐蚀可能性;bs8110规定的混凝土，禁止使用海砂和骨料。混凝土也是乏燃料池的主要结构材料，乏燃料池是在再处理前储存的。许多含有活性材料的重要结构必须经受住地震的考验，因此一些混凝土比正常情况下需要更重的加固。欧洲杯足球竞彩 混凝土在非结构意义上的一个重要用途是工业上所特有的，即通过封装来固定某些放射性废物，如图1。活性材料与混凝土、普通硅酸盐水泥(OPC)和高炉矿渣混合。然后，它被铸造成不锈钢桶，最终在一个地下仓库处理，桶嵌入一个高碱性的回填。混凝土基质和回填材料的高碱度不仅抑制了筒体内部和外部的腐蚀过程，而且还对放射性核素的迁移起到了非常有效的屏障作用。储存库的混凝土墙和周围的岩层也可以防止放射性物质的迁移。
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图1。封装废料的横截面。在这种情况下，镁合金燃料包覆碎片嵌入混凝土(大约尺寸1米高0.8米宽) |
钢与任何大型工厂一样，碳钢广泛用于钢结构工程、起重机、吊梁、传动轴、钢筋、螺栓等。它们的优点是众所周知的，它们可广泛获得，便宜，容易制造，可热处理，具有广泛的性能，并易于接受简单的，传统的和建立的无损检测方法。同样众所周知的是它们的局限性——在低温下耐腐蚀性和延展性差。 通常用于钢框架厂房的钢等级是BS4360 43A（如今，BS EN 10025 FE430A），通常与有机涂覆的钢或铝板包覆。43A级钢未提供任何保证的冲击性能，并且需要在相关的设计代码中使用，然后使用等级43e或50d。还可以存在制造的部分，其中材料经受高厚度应力，并且在此处使用冶金净化钢（如在BS EN 10164中的规定 - 以前的BS 6780）。这些钢在减少层状撕裂中的优点是众所周知的。 C -Mn-Ni钢C-Mn-Ni钢，作为锻件或轧制板，用于燃料运输烧瓶的专门领域，在获准使用前必须满足国家和国际法规，如图2所示。这些材料的冲击特性是极其重要的，因为尽管可能发生事故，但可能性欧洲杯足球竞彩很小。已经做了许多工作，并正在继续进行，以说明它们的动态断裂韧性特性，并在各国发展更具成本效益的材料，如球墨铸铁和铸钢。欧洲杯足球竞彩
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图2。Excellox 7/7运输瓶设计。机身由抗冲击C-Mn-Ni钢制造，提升耳轴采用沉淀硬化不锈钢，内容器(MEB)采用304L不锈钢。 |
奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢在塞拉菲尔德广泛使用，作为工艺容器和管道的主要材料。在确定这些钢的使用范围方面花费了很多精力。经过数千小时的实验室测试和数十年的工厂经验，可以确定焊接、冷加工和热加工前后实际和可预测的腐蚀速率。图3为一个例子，描述了18Cr - 13Ni - 1Nb的腐蚀速率;这是塞拉菲尔德使用的初级等级不锈钢，直到20世纪80年代，它被NAG 18/10L级取代。奥氏体不锈钢的主要优点是在氧化介质(如硝酸)中具有很高的耐腐蚀性，并且相对容易去污。它们在零下的温度下也有很好的抗冲击性能，它们很容易获得，易于制造和焊接。
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图3。18Cr-13Ni-1Nb不锈钢的腐蚀动力学 |
然而，除非进行护理，否则可能会出现问题。出于这个原因，BNFL的材料工程师在设计阶段进行详细的腐蚀审计，在所有关键船舶和管道上采用了严格的实践，用于检查材料本身和在制造过程中。欧洲杯足球竞彩 超过90%的工艺流体密封是由两种主要的奥氏体不锈钢制造的。第一种是BNFL和钢铁公司开发的特殊级，命名为NAG(硝酸级)18/10L。这种材料已经大量使用:例如，THORP项目使用了约2600吨3 - 40mm厚的板材和260,000米直径15 - 100mm的管道;第二种是一种更商业化的304L级，已经使用了相当多的数量。唠叨18/10L。基本上是一种304L型不锈钢，降低了碳水平，并密切控制残余元素，以提高耐腐蚀性能(与图3相似的数据已被确定为该等级)。这种材料的制造和测试过程也受到严格控制，只能由有限数量的公司生产，这些公司必须满足严格的技术和质量保证要求。它适用于所有高完整性的硝酸应用。304L级用于不太繁重的工作，如包层、水套和低或非活动的管道和容器。 多年来，奥氏体级不锈钢的多功能性得到了充分的开发。310L型用于高硝酸浓度和高温应用，316L型用于轻微还原条件和/或氯化物水平显著;316L型也广泛用于废物容器，因为需要在氯化物存在的情况下长时间存储。309型和304H型已用于需要比304L级更高强度水平的更高温度。在必要的情况下，也可以使用更特殊等级的奥氏体不锈钢。
例如，移动的不锈钢表面在彼此密切接触时可能会产生磨损——表面的冷焊可能会导致一个或两个表面的深划痕或刨槽，甚至会卡住旋转部件。润滑油和润滑脂不能用于辐射区域，因为它们会降解。在许多情况下，不锈钢级UNS S21800已经被证明是一个很好的解决方案。通过室内试验，确定了各种不锈钢和非不锈钢的磨损特性和摩擦系数。高合金化奥氏体(如27Cr-31Ni-3.5Mo)被用于提高其在高温下的抗点蚀性。 奥氏体不锈钢的另一个重要领域是燃料输送。用于运输乏核燃料的主要容器称为多元素瓶(MEB)，由304L级制成，但一种更有趣的不锈钢应用正在开发中。在MEB内需要中子吸收材料，这已经在更新的设计上完成了硼负载304级不锈钢，再次按照BNFL自己的规格制造。 沉淀硬化不锈钢其他类型的不锈钢也扮演着重要的角色。沉淀硬化不锈钢(如BS 25143/145)用于需要提高机械性能并具有良好耐腐蚀性能的地方，如用于提升燃料运输烧瓶的耳轴。虽然铁素体不锈钢尚未被广泛使用，但最近基于12%铬的实用等级已被发现在非临界结构钢中有用，而涂覆碳钢已被证明是不合适的。双相不锈钢的用途有限，但正在考虑利用其高点蚀性、抗裂缝性和抗应力腐蚀开裂性以及较高的强度与重量比来开发新的应用。 inconel.镍合金通常用于高温环境。例如，高活性废物通过玻璃化过程来固定，玻璃化过程涉及玻璃熔块在1200°C下熔化，为此选择了一种改进的铬镍铁合金600。在处理溶剂萃取过程中产生的大量溶剂的工厂中发现了镍合金的其他用途。奥氏体不锈钢的抗应力腐蚀开裂能力不足。再次经过测试，以确保在预期的环境中具有合适的性能，为此应用选择了Inconel 600型合金，而Inconel 825则用于更严格的任务。 钛A.d锆有一些区域的加工厂，某些类型的蒸发器，对奥氏体不锈钢要求太高。在这些过程中使用了钛，最近还使用了锆。这些材料具有欧洲杯足球竞彩极高的抗硝酸腐蚀能力，事实上，锆在纯硝酸中几乎不受腐蚀。然而，在氟化物等杂质的存在下可能会出现严重的问题，因此需要非常小心，以确保正确的工艺化学。这些材料非常欧洲杯足球竞彩昂贵，如果没有必要的技术，就很难制造，也就是说，只有具有相关专业知识的公司才有能力在这些材料中制造高完整性的工厂和设备。2020欧洲杯下注官网锆，以特殊设计的条形环的形式，用于填料塔，以提供较大的表面面积，从而可以发生冷凝。旧的包装材料不锈钢，尽管其腐蚀速率非常低，但仍在工艺流体中添加了大量的铁，而这些铁添加到工艺液体中，可能会加剧不锈钢容器和管道的腐蚀。锆即使在硝酸蒸气中也几乎没有腐蚀。 铪铪和钛、锆在元素周期表的同一组。虽然它表现出非常相似的化学性质，特别是耐硝酸腐蚀，但它有非常不同的中子横截面。这意味着锆可以让中子容易通过，因此它被用于核燃料元素，而铪是一种非常有效的中子吸收剂。它用于在出现任何危险情况的地区加强安全措施。 聚合物没有一个化工厂能不使用各种各样的聚合物而运转。在塞拉菲尔德，与其他工程材料相比，它们的使用量很小，但它们发挥着至关重要的作用，如阀门隔膜、垫圈和密封、电缆的绝缘和护套、润滑剂、润滑脂、气动管道、粘合剂和欧洲杯足球竞彩进入活动区域的人员的一次性服装。某些工序是在密封的手套箱中进行的——透明的窗户通常是聚碳酸酯、亚克力或聚氯乙烯，有时为了额外屏蔽而加铅;窗户的密封件可以是含氟聚合物或特殊配方的腈或EPDM密封件。“手套”本身由氯磺化聚乙烯制成。 已经进行了大量的工作来确定用于辐射领域的聚合物的特性。在常见材料中，聚乙烯、聚酰胺欧洲杯足球竞彩、聚酰亚胺、氟弹性体以及在较小程度上的聚醚醚酮(PEEK)在辐射水平足够低时已用于密封和轴承。对于无活性或低活性管道，最常见的垫片形式是基于聚四氟乙烯(PTFE)，目前已使用多年，没有任何困难。不幸的是，聚四氟乙烯是最不耐辐射的聚合物之一，不能用于高辐射地区。事实上，没有一种聚合物可以在高辐射水平下存活很长一段时间，通常使用金属密封件或无机材料，如石墨和石棉来避免它们。欧洲杯足球竞彩 弹性体几年前，人们认识到需要识别并表征聚合物的抗辐射性能，并因此开发了两种BNFL专用的弹性体配方，一种基于丁腈橡胶，另一种基于三元乙丙橡胶。这两种方案已在短期和长期方案中得到广泛试验。结果是一个数学模型，可以预测弹性体在给定的辐射水平和温度下的有效寿命。这种类型的方法是必要的，以证明它们将在所需的生命周期内保持功能。几年前，考虑到同样的目标，还开始了一项关于描述电缆中使用的聚合物特性的广泛计划。 中子屏蔽聚合物由于其高氢含量，聚合物也用于需要屏蔽中子的某些区域 - 有效护罩的一个先决条件。聚乙烯和硅氧烷是本用途的普通材料，可以含有硼作为中子吸收器。欧洲杯足球竞彩 玻璃玻璃在许多应用中都很重要。例如，一些工艺区域需要厚混凝土来屏蔽，并且需要窗户来通过这些墙进行视觉监控。窗户由特殊成分的玻璃制成，以减少伽马辐射的透射到允许的水平;有些窗户的设计是中空的，里面含有一种液体，这种液体又能减弱辐射。 辐射会影响这些物质。欧洲杯足球竞彩例如，它可以在某些玻璃中形成静电荷，这可以自发放电，造成明亮的可见光闪光，这可能会分散操作人员的注意力，甚至损坏玻璃。已经进行了调查，以描述这一现象并检查预防方法。某些玻璃在辐照时也有变色的倾向，但这可以通过特定的稀土元素的添加来避免。 来自BNFL的观点来说最重要的玻璃申请处于积累高度活跃的废物中。煅烧再处理期间产生的液体废物，并将所得固体与玻璃料混合，然后熔化并浇铸成不锈钢罐，然后焊接盖子。众所周知，玻璃具有很大的耐用性，对于滚筒墙或其他物理屏障存在任何突破，有很多数千年的耐用性。 涂料聚合物涂料大量涂层用于保护结构钢。氯化橡胶和环氧树脂是最流行的，因为它们的磨损和耐化学性和相对容易的去污。环氧树脂是运行区中混凝土地板最常见的涂料。与其他行业一样，与溶剂相关的环境问题导致水基系统的开发，逐渐包括传统涂料。Sellafield的建筑物的外部包层通常是镀锌钢或铝基的聚偏二氟乙烯。这被认为是在坎布里亚海岸的恶劣气氛中具有必要的耐用性。BNFL在工厂拥有自己的外部风化站，以监测外部涂料涂料的新发展。 金属涂层金属涂层，通常是锌(热浸镀锌和金属喷涂)或铝(金属喷涂)，用于保护钢结构的外部和内部。在后一种情况下，它们在不适合使用有机涂层的地区提供了具有高辐射耐受性的涂层。 专业的涂料一些特殊的涂层也在使用中，例如在不能使用有机润滑剂的辐射区域使用的干润滑剂(石墨或二硫化钼)。 结论核工业往往比大多数工业更为保守——材料选择的途径是进化而不是革命。然而，随着新工艺的开发或旧工艺的改进，对材料的要求越来越高。欧洲杯足球竞彩在识别,该行业保持警惕新材料和新颖的加工材料,确保他们正在评估系统提供成本有效的解决问题的方法——问题与设计师,就像过去一样,将娱欧洲杯足球竞彩乐材料工程师多年来。 |