2019年11月16日,新闻上的一则消息吸引了全球拥有核电站国家的关注。
我国企业成功锻造出一个巨型钢环,在核电站安全领域取得重大突破,这个令中国人如此骄傲,令美国心急的巨型钢环就是奥氏体不锈钢环,它也是目前世界上最大的C型密封环。
核电站安全环成功锻造,打破美国半个世纪的垄断
这个巨型钢环被装在一辆有四十八个车轮的拖车上载着,在交警的护送下,缓缓驶向高速公路。
它的出现意味着我们国家在保护核电站安全方面取得了重大突破,成功锻造出这个直径长达16米的巨型钢环,确保核电站的安全,并且成功也让曾经不可一世的美国眼红不已。
而在2016年我国成功研发出来C型密封环之前,全球凡是拥有核电站的国家都要看美国的脸色,即便美国抬高售价,随心决定断供,很多国家也是无可奈何,敢怒而不敢言。
因为锻造直径长达数米的金属密封环对技术要求极高,而在当时C型密封环的技术只有美国少数企业有,但是随着我国对C型密封环的不断研究,终于成功锻造出世界上最大的C型密封环。
我国锻造的这个最大C型密封环会比美国的更有优势,所以不少国家选择进口我们生产的C型密封环。
那么当初中国为什么下定决心锻造这个核电站安全环,解决卡脖子问题呢?这个密封环到底有何种威力呢?
我们都知道,在当今世界,工业化的迅速发展对电力的需求也是快速提升。
而中国已经成为世界范围内工业产值的第一大国,这背后都是巨大的电量在支撑。
但是发电的方式也就那么几种,像火力发电、水力发电、风力发电、太阳能发电,但是每一种发电方式都会有它的缺点和限制条件。
但是核电就不一样了,与其他发电方式相比它还是有很大优势的,比如无污染、占地面积小、发电量大等。
同样的它也是非常危险的,稍有不慎就可能发生核泄漏事件。
像骇人听闻的福岛核电站泄漏、前苏联切尔诺贝利核爆炸、美国三哩岛核电站泄漏,对人类造成难以弥补的伤害,至今还在影响着人类的生活,所以凡是有核电站的国家都非常重视保护核电站的安全。
目前,对于核电站的保护有三层防线,第一层防护就是燃料包壳,就是用特殊的金属把核燃料包起来,第二道防护就是压力容器,用来存放核燃料棒堆的,第三道防护就是钢筋混凝土,厂房的内安全壳是由六毫米的钢衬和一米多厚的混凝土浇筑而成,而外安全壳也是混凝土浇筑而成,用于防止外力撞击的。
而我们开头提到的核电站安全环或者说C型密封环就在第二道防线上。
放置和燃料的容器分为桶身和桶盖两部分,它们中间放置的就是C型密封环,它的作用就是密封和加固。
在核反应过程中,产生的威力是巨大的,并且会释放大量的热量,内部的高温会使容器膨胀,进而使桶身和桶盖分离,C型密封环就会受到拉伸。
但当核反应停止时,C型密封环又会发挥记忆金属的功能,将两者又会合并,最终达到防止核泄露的目的。
所以C型密封环又被称为核电站的安全卫士,一旦它发生变形,那么反应容器就会出现缝隙,从而发生核泄漏,后果不堪设想。
但是想要成功锻造它也不是那么容易的,它对材料和加工都有着极高的要求。
然而2007年发生的一件事让我们国家明白,卡脖子的技术一定要握在自己手里,不然就会受制于人。
那时秦山核电站对这个密封垫片部件对外进行招标,结果是天生公司成功中标。
投标失败的美国公司不甘心就此失败,所以就在背后搞起了小动作,这家美国公司威胁秦山核电站,如果没更改中标结果那么他们将不会提供C型密封环。
在当时,中国没有一家公司可以造出C型密封环,无奈之下,秦山核电站只能同时购买中国和美国的密封垫片。
美国公司的做法虽令人气愤但又无可奈何,所以从那时起中国的公司下定决心要自己将C型密封环锻造出来。
但是以中国当时的条件,锻造出来何谈容易。中国公司连C型密封环的关键结构都没有见过,更别说将它造出来了。
不过中国人哪里会这么容易就放弃。当时天生密封件工程师励行根拍着胸脯向大家保证:5年内,我一定会将这个密封环攻克下来,即便是倾家荡产。
于是励行根带领团队着手研究O型密封环和C型密封环。
因为当时条件艰苦,励行根将自己的所有家产都投了进去。他们只能在更换C型密封环时对其采取样本进行研究,他们也一直没有放弃。
在四年的时间里,,励行根团队对密封环的密机处理、材料选择和制造工艺上进行了无数次的研究和试验,最终在2011年取得重大突破。
随后在2015年,中国首个C型密封环在天生公司诞生了,并在秦山核电站方家山1号电机组投入使用,这让所有人都激动不已。
2016年9月,在众多专家的一同见证下,我们自主打造的第一个C型密封环经历了一年的考验之后,不管是内环还是外环都没有破损,完全符合核电站的安全标准,也达到了国际先进水平。
这标志着我国成为第二个有能力生产C型密封环的国家。
二、再次突破创下世界纪录,背后却困难重重
但是2019年我们的锻造技术迎来了更大的突破,我们国家成功造出了全世界最大的C型密封环。
这个巨型密封环是由中国的伊莱特公司打造的,直径长达16米,学名叫做奥氏体不锈钢环。
它是世界上半径最大,重量也是最大的整段式不锈钢环形件,如果每隔一米五就站一个人,那么它能站一百多个人,可以想象锻造这样一个巨型钢环多么的困难。
在此之前,所有国家做的巨型密封环都是将其分段做好,然后进行焊接,但是焊接免不了会有缝隙,会存在极大的安全隐患,容易发生断裂,也容易发生核泄漏,它造成的后果是不堪设想的。
如果能够用一体化铸造是最好的办法,但是只能说理想很丰满现实很骨感。
这个在理论上讲得通实际操作起来却很难,因为要想把大型设备锻造好,对锻造材料的要求极高。
首先我们需要要有一个合格的大钢锭,仅仅是第一步就很不容易成功。
因为钢水在结晶过程中会析出一些溶质,从而造成钢锭内外产生的溶质不一样,进而在金属成份上也会产生差别,所以这样的产品存在极大的安全隐患,无法进行实践操作。
面对这样的问题,中国科学家李依依院士及其团队想到了利用金属构筑成型这项技术。
即把小钢锭叠成大钢锭,再通过特殊方式变成高品质的大型钢锭,再把它推入真空室,接受一千二百五十摄氏度的高温历练,然后进行全身锻造,使内部结构更加紧密均匀。
最后把这个超大型的钢锭放到轧环机上轧制成形,这样这个锻环的雏形就出来了。
但是核电站用的仪器必须精准把控,它还需要进行最后一步处理,就是保证锻环表面平整,并且保证是一个标准的圆,即圆心到各个点的距离必须相等,否则就要回炉重造,非常严格。
我们国家成功锻造的这个巨型密封环将用来作为我国第四代核电机组福建霞浦的六十万千瓦核中子反应堆核心部件的支撑。
作为最关键的部分它不仅需要承担起整个堆容器7000多吨的重量还要承受中子辐射以及液态金属钠的辐射,对它的考验是巨大的,所以它也被称为堆容器的脊梁。
而它本身可以承受七千多吨的重量,经受住650℃的高温,其设计寿命为40年。
巨型密封环成功锻造意义重大我国这个巨型密封环的成功锻造突破了世界锻造领域的大锻件制造工艺,创下世界最重单体不锈钢配料的记录,同时也创造了世界上最大直径不锈钢环形整锻的记录,所以它完全担当的起核电站安全卫士的称号。
同时它还可以运用到其他大型设备上,比如隧道神器盾构机,简直一器多用。
并且我国也凭借这项高端技术成了世界大锻件制造技术发展的领头羊。
如今,我们国家的巨型密封环锻造成本已经由最初的几百万下降到几十万,因为价格低廉而受到了很多国家的青睐,这也让美国眼红不已。
同时华龙一号走向国际,国和一号基本实现国产化,这些都展现了中国先进的工业水平,和高超的生产技术以及惊人的创造力,使核电成为又一个国家名片。
中国的强国之路走得虽然艰辛,但一直都在前进。
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