据央视新闻报道,当地时间8月24日13时,日本福岛第一核电站启动核污染水排海。
核电站是一个非常复杂的场所,不同区域对于防腐蚀涂料的要求也不尽相同。通常对核电站的不同的部位要进行系统化的编号。核电站防腐蚀涂料的系列代号以及适用范围分别如下:
其中,有核级特殊要求的涂层体系主要为PIC和PID。用于安全壳内涂料(PIC)要求通过耐辐射性、去污性和设计基准事故试验。用于核辅助厂房(PID)涂料要求通过耐辐射性和去污性;其它部位的涂料与常规电厂的要求没有太大区别。
一、核电站专用涂层的分布
二、核电涂料涂覆对象和运行环境
三、核电专用涂料适用法规和标准
核电专用涂料由上层文件、标准、执行文件三部分组成。
世界范围内主要由美国和法国两套体系。美国体系由上层文件NRC1.54+ASTM标准+执行程序组成;法国体系由RCCM F5300+NF标准+可执行文件。
中国核电专用涂料标准以秦山一期、秦山二期涂层技术的成功应用为前提,提出核电专用涂层的EJ标准,见下表。
1、核电站涂层适用EJ等标准
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30万千瓦核电厂安全二级、三级压力容器油漆、包装和运输条件 |
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压水堆核电厂用涂料漆膜在模拟设计基准事故条件下评价试验方法 |
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用于完全壳内涂层体系的3个特殊试验及要求如下:
(1)DBA(Design Basis Accident设计基准事故)/LOCA(loss of coolant accident失水工况模拟试验)
按EJ/T1086-1998方法b进行。
DBA/LOCA主要为了考验涂料的耐高温喷淋液体的性能。在事故工况下,如果保护涂层的脱落可能堵塞流体管线、泵和回流喷水系统,妨碍喷淋,将对异常情况处理造成很大危害。
核岛的环境特点是:正常条件下,核岛内空气中腐蚀性离子较少,温度保持恒定,涂层劣化的主要途径是人为损伤和辐照作用;异常条件下,如核岛内管道发生破裂,管道内充满的高温高压蒸汽瞬间能使核岛局部达到约300℃、16MPa。因此核电防腐涂料应重点考虑的是对岛内适用涂层满足在异常条件下的使用要求。此外,根据ALARA原则(所有辐射剂量应保持在可合理达到的尽可能低水平),核岛适用涂层还应具备较低表面处理条件下的可维修性。
(2)去污试验
按EJ/T1112-2000进行,此外涂膜经打磨、湿热老化试验,对某些区域内的涂膜经耐液体试验后再进行去污试验。验收要求为去污百分比不低于85%,玷污敏感率不大于20%。
核电站燃料元件,堆内构件等在事故情况下,有时会发生泄露造成放射性物质对有关设备设施的污染。燃料元件在辅照后检验系统的设备污染也很严重,放射性尘埃,裂变气体在设备表面的吸附等,都会对现场工作造成放射性辐射,要现场排除故障前,要先进行去污,使放射性剂量水平降低到一定的允许值。需要具有去污性能的地方如混凝土表面和混凝土槽内衬里、及辐射区域内的钢结构表面,使用的涂料有胺固化高分子量环氧涂料,无溶剂环氧漆等。
(3)耐辐射试验
试验方法按EJ/T1111-2000进行,若无特别说明辐照剂量率和累积剂量应按程序B进行。验收要求同模拟DBA试验。
放射性辐照会加速涂层中高分子树脂或聚合物的老化耐开裂,过量的放射性射线辐照会引起聚合物中化学键的断裂耐降解。对于核电站所用的涂料,根据法国标准NFT30-903规定,涂层的耐辐射性应该≥1.6×105Gy而没有损伤。
上述实验保证了核岛防腐产品在极端条件的使用达到要求。
核电站常规岛涂层主要用于:设备外表面的抗大气腐蚀防护和去离子水储存罐等的内部腐蚀防护。核电站辅助系统涂层主要包括:酸碱盐飞溅条件下的涂层、结露设备及钢结构表面的涂层、电器设备表面涂层、海洋大气和海水环境下的涂层等,一般主要是非控制区(没有放射性污染的区域)厂房内正常大气环境、腐蚀性环境的涂层系统。
用于核电用涂料和涂层体系上述试验主要应用的标准规范有:
2、最新的华龙一号执行能源行业标准,见下表:
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压水堆核电厂设施设备防护涂层规范 第1部分:通用要求 |
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压水堆核电厂设施设备防护涂层规范 第2部分:涂层系统在模拟设计基准事故条件下的评价试验方法 |
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压水堆核电厂设施设备防护涂层规范 第3部分:涂层系统受γ射线辐照影响的试验方法 |
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压水堆核电厂设施设备防护涂层规范 第4部分:涂层系统可去污性的测定 |
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压水堆核电厂设施设备防护涂层规范 第5部分:涂层系统耐化学介质的测定 |
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压水堆核电厂设施设备防护涂层规范 第6部分:涂装作业 |
3、常规防腐蚀涂层性能标准
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色漆和清漆 人工气候老化和人工辐射曝露 滤过的氙弧辐射 |
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随着核电站国产化进展中,核电标准也同步跟进,除核心性能外,应建立不同堆型通用技术标准。提供更长效防护、提高涂层的热传导率、降低卤素、硫含量以减缓关键设备的侵蚀,同时朝着低毒、绿色化、低表面处理、自清洁方向发展。