动力工程的核电材料有哪些

一个核电站所需要的材料是多种多样的，因为核反应堆的不同地方用的材料不一样，有一般的厚板还有不锈钢 至于硅钢主要用在变压器上的。

硅钢是含硅量在3%~5%左右、其它主要是铁的硅铁合金。是电力、电子和军事工业不可缺少的重要软磁合金，亦是产量最大的金属功能材料，主要用作各种电机、发电机和变压器的铁芯。它的生产工艺复杂,制造技术严格,国外的生产技术都以专利形式加以保护,视为企业的生命。

电工钢板的制造技术和产品质量是衡量一个国家特殊钢生产和科技发展水平的重要标志之一。目前我国冷轧电工钢数量、质量、规格牌号,还不能满足能源(电力) 工业发展的需求,在生产技术、设备、管理及科研等方面与日本相比,存在较大差距。

硅是钢的良好脱氧剂，它与氧结合，使氧转变为稳定的不为碳还原的SiO2，避免了因氧原子掺杂而使铁的晶格畸变。硅在α铁中成为固溶体后使电阻率增加，同时有助于将有害杂质碳分离出来。因此，一般含杂质的铁加入硅后能提高磁导率、降低矫顽力和铁损。但含硅量增加又会使材料变硬变脆，导热性和韧性下降，对散热和机械加工不利，故一般硅钢片的含硅量不超过4.5%。

硅钢片分冷轧、热轧两种，使用较多的是冷轧硅钢片。冷轧硅钢片沿轧制方向有优良的磁性能，不仅在强磁场中具有高饱和磁通密度和低铁损，而且在弱磁场中也有良好的磁性(初始磁导率大)。这是由于冷轧工艺过程使钢片中杂质含量降低，并在钢片中造成粗大晶粒，致使磁导率增大，磁滞损耗减小。

核电站的种类有许多，通常用反应堆中用来降低中子运动速度的慢化剂对反应堆的类型进行命名。用轻水（H2O）做慢化剂的反应堆叫轻水堆；用重水（D2O, Deuterium oxide）做慢化剂的叫重水堆；用石墨慢化剂的叫石墨堆。此外，轻水堆又可以按照反应堆内水的状态分为沸水堆和压水堆，沸水堆中水的状态是沸腾形式，而压水堆则是对水加以高压而使高温水保持液态。同时除了以上几种，还有不对中子进行慢化的核反应堆叫做快中子增殖堆，简称快堆。这些不同种类的核电站除了中子的速度不一样以外，对核燃料的利用效率也不同和核燃料的要求也不同。

核电站类型

压水堆核电站

水堆为热源的核电站。它主要由核岛和常规岛组成。压水堆核电站核岛中的四大部件是蒸汽发生器、稳压器、主泵和堆芯。在核岛中的系统设备主要有压水堆本体，一回路系统，以及为支持一回路系统正常运行和保证反应堆安全而设置的辅助系统。常规岛主要包括汽轮机组及二回等系统，其形式与常规火电厂类似。

沸水堆核电站

以沸水堆为热源的核电站。沸水堆是以沸腾轻水为慢化剂和冷却剂并在反应堆压力容器内直接产生饱和蒸汽的动力堆。沸水堆与压水堆同属轻水堆，都具有结构紧凑、安全可靠、建造费用低和负荷跟随能力强等优点。它们都需使用低富集铀作燃料。沸水堆核电站系统有：主系统（包括反应堆）；蒸汽-给水系统；反应堆辅助系统等。但发电厂房要做防核处理。

重水堆核电站

以重水堆为热源的核电站。重水堆是以重水作慢化剂的反应堆，可以直接利用天然铀作为核燃料。重水堆可用轻水或重水作冷却剂，重水堆分压力容器式和压力管式两类。重水堆核电站是发展较早的核电站，有各种类别，但已实现工业规模推广的只有加拿大发展起来的坎杜型压力管式重水堆核电站。

快中子增殖反应堆

由快中子引起链式裂变反应所释放出来的热能转换为电能的核电站。快堆在运行中既消耗裂变材料，又生产新裂变材料，而且所产可多于所耗，能实现核裂变材料的增殖。

世界上已商业运行的核电站堆型，如压水堆、沸水堆、重水堆、石墨气冷堆等都是非增殖堆型，主要利用核裂变燃料，即使再利用转换出来的钚-239等易裂变材料，它对铀资源的利用率也只有1%—2%，但在快堆中，铀-238原则上都能转换成钚-239而得以使用，但考虑到各种损耗，快堆可将铀资源的利用率提高到60%—70%。但快堆开发仍很落后，日本的文殊快堆，以及其他研发中的快堆，都还未正常运行。核电站类型

是利用核分裂(Nuclear

Fission)或核融合(Nuclear

Fusion)反应所释放的的能量产生

电能

的

发电厂

。目前商业运转中的

核能发电厂

都是利用核分裂反应而发电。

核电站一般分为两部分：利用原子核裂变生产蒸汽的核岛（包括反应堆装置和一回路系统）和利用蒸汽发电的常规岛（包括汽轮发电机系统）。核电站使用的

燃料

一般是放射性重金属：铀、钚。现在使用最普遍的民用核电站大都是

压水反应堆

核电站，它的工作原理是：用铀制成的

核燃料

在反应

堆内

进行裂变并释放出大量热能；高压下的

循环冷却水

把热能带出，在

蒸汽发生器

内生成蒸汽，推动

发电机

旋转。

核电站以

核反应堆

来代替火电站的

锅炉

，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量，来加热水使之变成蒸汽。蒸汽通过

管路

进入

汽轮机

，推动汽轮发电机发电。一般说来，核电站的汽轮发电机及

电器设备

与普通火电站大同小异，其奥妙主要在于核反应堆。

核电站除了关键设备——核反应堆外，还有许多与之配合的重要设备。以

压水堆核电站

为例，它们是

主泵

，

稳压器

，蒸汽发生器，安全壳，汽轮发电机和

危急冷却系统

等。它们在核电站中有各自的特殊功能。

主泵

如果把反应堆中的

冷却剂

比做人体血液的话，那主泵则是心脏。它的功用是把冷却剂送进堆内，然后流过蒸汽发生器，以保证裂变反应产生的热量及时传递出来。

稳压器

又称压力平衡器，是用来控制反应堆

系统压力

变化的设备。在正常

运行时

，起保持压力的作用；在发生事故时，提供超压保护。稳压器里设有

加热器

和喷淋系统，当反应堆里压力过高时，喷洒冷水降压；当堆内压力太低时，加热器自动通电加热使水蒸发以增加压力。

蒸汽发生器

它的作用是把通过反应堆的冷却剂的热量传给二次回路水，并使之变成蒸汽，再通入汽轮发电机的汽缸作功。

安全壳

用来控制和限制

放射性物质

从反应堆扩散出去，以保护公众免遭放射性物质的伤害。万一发生罕见的反应堆一回路水外逸的

失水事故

时，安全壳是防止裂变产物释放到周围的最后一道屏障。安全壳一般是内衬钢板的预应力混凝土

厚壁容器

。

汽轮机

核电站用的汽轮发电机在构造上与常规火电站用的大同小异，所不同的是由于蒸汽压力和温度都较低，所以同等

功率

机组

的汽轮机体积比常规火电站的大。

应急堆芯冷却系统

为了应付核电站一回路

主管道

破裂的极端失水事故的发生，近代核电站都设有危急冷却系统。它是由注射系统和

安全壳喷淋系统

组成。一旦接到极端失水事故的信号后，

安全注射系统

向反应堆内注射高压含硼水，喷淋系统向安全壳喷水和化学药剂。便可缓解事故后果，限制事故蔓延。