核电站安全壳的材料

核电站安全壳的材料

为防止核反应堆在运行或发生事故时放射性物质外逸的密闭容器，也称反应堆保护外壳。
　　【分类】
　　安全壳按结构分为单层和双层壳。双层壳的内层称为主安全壳，主要承受事故压力，外层称为次级安全壳，起生物屏蔽及保护作用；两层之间留有环形空腔，可保持一定的负压，使核电站内部的放射性物质不易向外界泄漏。安全壳按材料可分成钢、钢筋混凝土及预应力混凝土三种。
　　钢安全壳
　　世界上第一个安全壳是1953年在美国西米尔顿的诺尔斯核动力试验室建成的。但供工程实用的安全壳则是在50年代后期，世界上第一批核电站投入商业运行而出现的球形及圆筒形钢安全壳，尺寸较小。从60年代开始，随着反应堆功率的提高，出现了内径超过30米的圆筒形安全壳（图1）。70年代,为了适应大功率核电站的工艺布置,出现了球径达60米左右的钢球壳。为了尽量避免焊后热处理，壁厚通常都控制在38毫米以内。钢安全壳一般用作主安全壳，建造在与其相脱离的混凝土次级安全壳里面。沸水堆的钢安全壳尺寸比压水堆的稍小，多为球壳加上一小段筒壳，呈“烧瓶”型。由于工艺比较成熟，目前钢安全壳仍被大量采用。 反应堆安全壳
　　钢筋混凝土安全壳
　　为了降低钢安全壳的造价，60年代初美国首先采用了带有薄的碳钢衬里的钢筋混凝土单层安全壳，它由内径超过30米的圆筒壳和半球顶组成（图2）。沸水堆核电站的安全壳尺寸较小，形状较为复杂，筒壁多为锥壳与圆筒壳的组合结构。为了能承受事故压力和温度作用，钢筋混凝土安全壳必须采用排列很密的粗钢筋。这种壳的表面虽易开裂，但由于它比较经济，目前仍被采用。 反应堆安全壳
　　预应力混凝土安全壳
　　60年代中期首先应用于法国的EL4 核电站,其后在美国、加拿大等国迅速推广并有所发展。大致经历了三个阶段：①第一代预应力混凝土安全壳的特点是采用扁穹顶，筒壁环向预应力钢束由六个扶壁锚固，所用钢束的极限承载力较低，筒壁施加的预压应力较高。②第二代也采用扁穹顶，但筒壁扶壁减少到三个，单根钢束的承载力增大一倍，由于充分发挥普通钢筋的作用，筒壁的预压应力有所降低。③第三代则把扁穹顶改为半球顶，省去了传统的环梁，改善了安全壳结构的受力性能。穹顶的预应力钢束也与筒壁的竖向钢束合而为一，因而比第二代更经济合理。目前有的国家还在探索比第三代预应力安全壳更为先进的结构形式，把环向锚固扶壁减少到两个，以改善受力性能和减少总钢束数。有的国家在加紧研究无衬里的预应力双层安全壳等新形式，以求得更加经济合理的效果。
　　在预应力安全壳中，事故压力荷载是由大量的双向预应力钢束承受的，因此，安全壳结构不会出现脆性破坏，设计压力也可不受限制，受力比较安全可靠。此外，不少的安全壳还采用不灌浆无粘接的预应力配筋，便于对预应力钢束作定期的检查和补张拉以及作必要的更换。因此自70年代以后，在世界各国的轻水堆和重水堆核电站建设中普遍采用。

核电站在放射性产物与人及其所处的环境之间设置了三道屏障，力求最大限度地包容放射性物质，尽可能减少放射物质向周围环境释放。就是燃料包壳、一回路压力边界和安全壳。     安全壳破损意味着放射性物质可以从堆芯释放到外部环境中！