核燃料后处理进行了在塞拉菲尔德在英国自1950年代以来,在此期间,向工程师提出了各种具有挑战性的材料问题。亚博网站下载 塞拉菲尔德的过程基本上是解散的乏燃料热浓硝酸,然后分离溶剂萃取过程的组成部分。在这个过程中,各种废物产生气体,液体和固体,所有这些都需要做对环境安全的排放降到最低。还有一个需要运输核材料的,我。亚博网站下载e乏燃料的发电机在英国和国外和废物产生的后处理操作回到客户。 亚博网站下载材料的选择标准材料的选择对于任何植物化学过程是一个复杂的决策涉及许多参数,如耐腐蚀,机械性能、可用性、成本,等。是什么让核电站要求更高的存在辐射,尤其是γ和放射性污染的表面,通常α辐射发射粒子,需要清除污染物在常规的基础上或在他们的生活。yabo214不仅必须执行其功能的材料长时间non亚博网站下载-maintainable地区但这表现了。即使在辐射水平非常低,不存在风险对人类的生活,仍然是非常小心。这是核工业的结果通常是比大多数保守关于新材料,根据定义,没有满意的服务的记录。亚博网站下载进化的趋势是向未知的方法而不是大刀阔斧。 此外,材料,发挥着至关重要亚博网站下载的作用在维持必要的高安全标准在任何现代化工厂必须获得下一个严格的质量保证体系。有小点编译严格的技术规格材料,然后发现有怀疑他们的起源、加工、身份等。亚博网站下载 亚博网站下载材料塞拉菲尔德工程材料利用的是那些被亚博网站下载用在许多大型化学过程植物,但他们会一直把前面给出原因的更严格的审查。到目前为止最大的吨数计算混凝土;这是紧随其后的是钢,碳和不锈钢,它是广泛应用于大量数量少得多的镍合金、钛、锆、铪、聚合物、玻璃及各种涂料。 混凝土混凝土广泛使用,就像任何其他大型化工厂,为构建基础、桥梁、排水渠道等。但也有一些情况在塞拉菲尔德特别值得一提。需要生物屏蔽操作领域和具体的成本提供了最有效的方式实现;如果有必要,添加剂如铅可以用来提高其防护性能,或增加其韧性聚合物纤维。自混凝土必须渗透为权力和仪表电缆允许访问,水,空气,等等,混凝土中的氯含量不能过多为了减少金属管道的腐蚀的可能性携带这些服务;混凝土BS 8110通常是指定和海洋沙滩和骨料的使用是被禁止的。混凝土的主要结构材料也水满池塘的乏燃料后处理前存储。包含活跃的一些重要的结构材料生存地震事件,因此一些混凝土比平时更严重了。亚博网站下载 混凝土非结构性意义上的一个重要用途是特定行业,即固定某些放射性废物的封装,图1。活性物质与混凝土混合,混合的普通硅酸盐水泥(OPC)和高炉矿渣。然后扔进不锈钢鼓为最终处置地下库的鼓是嵌入在一个高度碱性回填。混凝土的高碱性矩阵和回填不仅抑制了腐蚀过程的内部和外部鼓也作为一种非常有效的放射性核素迁移的障碍。存储库的混凝土墙壁也会防止放射性核素的迁移,将周围的岩层。
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图1所示。横截面的封装的浪费。在这种情况下镁合金燃料包壳木屑嵌在混凝土(近似尺寸1米高0.8米宽) |
钢炭素钢在任何大型植物,广泛用于钢结构,起重机,吊梁、驱动轴、钢筋、螺栓、等等。其优点是众所周知的广泛使用,便宜,容易制造,热处理给大范围的属性和很容易服从简单,传统,建立了无损检测方法。同样众所周知其局限性——可怜的耐腐蚀性能和延性较低的温度。 钢种通常用于钢框架厂房BS4360 43(如今,BS EN 10025 Fe430A),通常与有机复合涂层钢或铝表。43级钢不提供任何保证冲击性能,这些是必须的,在相关的设计规范,然后成绩43 e或50 d。也有部分的制造材料是通过厚度受到高应力和这里,冶金清洁钢使用(按照BS EN 10164 -前BS 6780)。这些钢的优势在减少层间撕裂是众所周知的。 C -Mn-Ni钢C-Mn-Ni钢锻件或卷板,用于燃料运输烧瓶的专门区域必须满足国家和国际法规才能被批准使用,图2。这些材料的冲击性能非常重要,因为潜在的,虽然轻微,对事故的发生亚博网站下载。大部分的工作已经完成,正在继续,描述其动态断裂韧性属性和发展,在不同的国家,更多的成本有效的材料,如球墨铸铁和铸钢。亚博网站下载
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图2。Excellox 7/7运输瓶设计。身体是伪造的抗冲击C-Mn-Ni钢铁、起重天车沉淀硬化不锈钢,内容器(MEB)在304 l不锈钢。 |
奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢被广泛用于塞拉菲尔德为主要原料流程容器和管道工程的建设。已费尽心思在定义这些钢的操作限制。经过数千小时的实验室测试和几十年的种植经验,它可以定义现实和预测腐蚀速率前后焊接、冷加工和热加工。一个例子如图3所示,它描述了腐蚀速率18 13 cr - ni - 1注;这是不锈钢的主要成绩使用塞拉菲尔德,直到1980年代它被唠叨18/10L年级所取代。奥氏体不锈钢的主要优势是他们固有的高耐腐蚀氧化媒体如硝酸和相对宽松的净化。他们也有优良的耐冲击降至零度以下,他们随处可见,很容易制造和焊接。
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图3。18 cr-13ni-1nb不锈钢的腐蚀动力学 |
然而,问题可能是由于局部腐蚀,除非是小心。因为这个原因材料工程师BNFL腐蚀进行详细审计在设计阶段对所有关键的容器和管道工程和严格的实践是采用检查材料本身在制造。亚博网站下载 超过90%的过程流体控制是两种主要类型的奥氏体不锈钢制作的。首先是一个特殊的等级由BNFL和钢铁公司被称作唠叨18/10L(硝酸年级)。大量的使用:例如,索普项目已经使用大约2600吨板厚度3 - 40毫米和260000米管道的大小从15到100毫米直径;第二个更基于商业上的304 l级相当大量使用。唠叨18/10L。基本上是一种304 l不锈钢碳水平降低和关闭控制残余元素给改善耐腐蚀(类似的数据在图3中已经确定了本年级)。小心控制也放在这个材料的制造和测试过程,它只能由有限数量的公司必须满足严格的技术和质量保证要求。这是在所有高完整性硝酸应用程序使用。少304 l级用于艰巨的职责如电镀、水夹克和低或稳定的管道工程和船舶。 多才多艺的奥氏体不锈钢的成绩已经被充分利用。310型l是用于硝酸浓度高和高温应用,和316 l型略减少条件和/或氯水平显著;316型l也广泛用于废物容器,因为需要长时间存储氯化物的存在。类型309和304 h用于高温强度水平高于304 l的成绩是必要的。更专业的等级的奥氏体不锈钢在必要时也被使用。
例如,不锈钢表面相互亲密接触能产生磨损冷焊接的表面可能导致深得分或刨一个或两个表面甚至没收旋转部分。润滑油和油脂不能用于辐射地区因为他们降低和不锈钢年级爹妈S21800已经证明是一个优秀的解决方案在许多情况下。各种不锈钢之间的磨损特性和摩擦系数和non-stainless钢在实验室实验。高合金奥氏体(如27 3.5 cr - 31 - ni - - mo)已经被用于改善抗点蚀性在升高的温度下。 奥氏体不锈钢的另一个重要的领域是燃料的运输。乏燃料运输的主安全壳被称为多瓶(MEB)和由304升年级但对不锈钢更有趣的应用程序一直在发展。需要一个中子吸收材料在MEB和这已经完成更新与硼加载304级不锈钢设计,再次制造BNFL的规范。 沉淀硬化不锈钢其他类型的不锈钢也扮演重要角色。沉淀硬化不锈钢BS 25143/145等用于改善力学性能具有良好的耐蚀性需要如起重天车燃料运输烧瓶。虽然没有广泛使用的铁素体不锈钢,最近效用成绩基于12%铬已发现用于非关键钢结构涂层碳钢已经证明了不合适的地方。双相不锈钢发现有限使用但是新的应用程序利用高斑,裂隙和耐应力腐蚀开裂以及他们的高强度重量比正在考虑中。 铬镍铁合金镍合金一般用于涉及高温的情况下。例如,高度活跃的浪费是固定的玻璃化过程涉及的融化玻璃熔块在1200°C - 600改性铬镍铁合金合金已经选择了这个责任。镍合金已发现的其他用途的植物将产生的大量溶剂的溶剂萃取过程。事实证明,奥氏体不锈钢耐应力腐蚀开裂不足。后再测试,以确保合适的性能在设想的环境中,铬镍铁合金600型合金被选为这个应用程序和铬镍铁合金825更严重的职责。 钛的d锆有一些地区的过程,某些类型的蒸发器,这对奥氏体不锈钢的要求太严格。这些流程钛,最近,锆被利用。这些材料具有亚博网站下载极高的耐硝酸腐蚀,事实上,用纯硝酸锆几乎是不受腐蚀。然而,严重的问题可能出现在氟化物等杂质的存在和需要非常小心,以确保正确的化学过程。这些材料非常亚博网站下载昂贵,很难制造没有必要的知识,即只有公司与相关专业知识有能力生产这些材料的高完整性厂房和设备。app亚博体育锆,特别设计的环的形式由地带,用于包装列提供大的表面积会发生凝结。老包装材料、不锈钢、贡献了大量的铁过程液体即使他们腐蚀速率很低,这个铁,添加到流程酒,可以提高不锈钢的腐蚀容器和管道工程。锆几乎为零腐蚀甚至在硝酸蒸气。 铪在同一组元素周期表钛和锆铪。虽然展品非常相似的化学性质,特别是耐硝酸腐蚀,它有一个非常不同的中子截面。这意味着,而锆允许中子轻易穿透,因此其使用的核燃料元素,铪是一个非常有效的中子吸收剂。它是用来增加安全措施的地区有任何临界情况下产生的风险。 聚合物没有化工厂能函数不使用各种各样的聚合物。在塞拉菲尔德使用的数量与其他工程材料比较起来,仍然算小的但是他们执行阀膜片的至关重要的作用,垫圈和海豹,绝缘和护套电力电缆、润滑剂、油脂、气动管道、粘合剂和亚博网站下载一次性服装人员进入活跃的地区。某些流程进行密封手套箱,透明的窗户通常是聚碳酸酯,丙烯酸或PVC,有时为额外的屏蔽铅;密封的窗户可以氟聚合物或特殊配方腈或三元乙丙橡胶密封“手套”本身是由氯磺化聚乙烯。 很多工作进行了描述聚合物用于辐射区域。常见的材料聚乙烯、聚酰胺聚亚亚博网站下载醯胺、氟橡胶,在较小程度上,PEEK (polyetheretherketone)用于密封和轴承当辐射水平足够低。为稳定的或低活跃的管道工程,垫片中最常见的形式是基于聚四氟乙烯已被用于许多年没有困难。不幸的是,聚四氟乙烯是最耐辐射聚合物之一,不能使用在高辐射地区。的确,没有聚合物可用将生存高辐射水平进展期,他们通常避免使用金属密封或无机材料如石墨,在较小程度上,石棉。亚博网站下载 弹性体需要确定,然后描述聚合物的辐射电阻是承认几年前,导致两个的发展,BNFL -具体,弹性配方,一个基于丁腈橡胶和三元乙丙橡胶。这两个公式都进行了广泛的测试在短期和长期计划。结果是一个数学模型,将预测的有用的一生弹性体为给定的辐射水平和温度。这种类型的方法是需要证明他们将保持功能所需的一生。广泛的项目描述聚合物用于电缆也开始几年前相同的目标。 中子屏蔽聚合物聚合物也使用在某些领域需要从中子屏蔽,因为氢含量高的——一个有效的屏蔽的先决条件。聚乙烯和硅胶是常见的材料为这个目的,可能含有硼中子吸收剂。亚博网站下载 玻璃玻璃的应用程序是很重要的。例如,一些过程领域需要厚混凝土用于屏蔽和windows需要视觉监控通过这些墙。窗户是玻璃做的特殊成分减少辐射的传播容许水平;一些窗口设计是中空的,而且含有液体再次变弱辐射。 辐射会影响这些材料。亚博网站下载例如,它可能会导致静电电荷建立在特定的眼镜,这可能自发放电,造成一道明亮的闪光的可见光分散经营者,甚至损坏玻璃。调查进行了现象描述和检查的预防方法。还有一个倾向于某些眼镜褪色当辐照但这可以避免由特定稀土元素的添加。 最重要的应用程序从BNFL玻璃的角度是固定的高度活跃的浪费。产生的废液处理期间煅烧和由此产生的固体与玻璃熔块混合在融化前,丢在不锈钢罐的盖子然后焊接。玻璃是非常耐用几千年与浸出率极低活性物种应该有任何违反鼓壁或其它物理障碍。 涂料聚合物涂层大量的涂料用于钢结构的保护。氯化橡胶、环氧树脂是最受欢迎的,因为他们的磨损和耐化学性,相对轻松去污。环氧树脂是最常见的混凝土地板涂料操作区域。和其他行业一样,与溶剂相关联的环境问题是导致水基系统的发展正逐渐取代传统的涂料。外部包覆在塞拉菲尔德建筑通常是镀锌钢或铝基的聚偏二氟乙烯。这被认为有必要的耐久性恶劣气候的坎伯兰的海岸。BNFL有自己的核电站外部风化站监控涂料新发展外部责任。 金属涂层通常金属涂料、锌(热浸镀锌和金属喷涂)或铝(金属喷雾),已被用于保护钢结构内部和外部。在后一种情况下,他们提供了一个涂层,具有耐辐射地区有机涂层是不合适的。 专业的涂料一些专业涂料也在使用,比如干润滑剂(石墨或二硫化钼)用于辐射地区有机润滑油不能使用。 结论核工业往往是比大多数保守——进化而不是革命的材料选择方法。然而,有不断增加的需求已经成为材料新工艺开发或旧的修改。亚博网站下载在识别,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,将娱亚博网站下载乐材料工程师多年来。 |