當今世界,原子能對于人們來說已經不是陌生的東西了。然而,你可曾想到,不銹鋼(括鐵鎳基及鎳基耐蝕合金)在原子能工業的發展中起著重大作用呢?為了說明這一點,不妨先從原子能工業的幾個主要環節談起。粗略地說,原子能工業由三大環節組成,核心環節是核反應堆。另一個環節在反應堆之前,稱為前處理系統,其主要任務是從礦石中提取核燃料金屬并進行加工。還有一個環節在反應堆之后,稱為后處理系統,其任務是將“燃燒”過的核燃料進行化工處理,以排除廢物,提取有用的放射性物質,回收未“燒完”的核燃料。


 上述的每一個環節,如果沒有各種不銹鋼制的裝置或設備,核反應堆就不能順利地運行。在前處理階段,需要把礦石粉碎后用酸或堿溶解,以使核燃料金屬從礦石中轉移到溶液中,這個過程叫做浸出。目前常用的浸出劑是硫酸,浸出液就是含有多種金屬子的稀硫酸溶液。這樣,浸出及隨后的一系列操作,都得在耐硫酸腐蝕的設備中進行。這些設備或構件多用含鉬(或鉬和銅)的奧氏體不銹鋼甚至鐵鎳基合金制造。同時輸送這些酸性礦漿或溶液的耐酸泵及管道,也都是不銹鋼制作的。


 這種直接從礦石中提取出來的有用物質,一般為核燃料金屬的粗制氧化物,為使它成為能在反應堆中“燃燒”的核燃料,還需對它進行提純、氟化或氫氟化等一系列化工處理。這時用的設備必須能耐含氟化物的酸溶液、氫氟酸及氟化物氣體的腐蝕。高鉻鎳不銹鋼、耐熱鋼以及含鉻、鉬及銅的鎳基耐蝕合金,是制造這類設備常用的材料。


 反(fan)(fan)應堆中(zhong)的(de)情況與(yu)前處理階段有所不(bu)同。以(yi)目前最常用(yong)(yong)的(de)加壓(ya)(ya)水(shui)反(fan)(fan)應堆為例(li),堆內(nei)構(gou)(gou)件(jian)主要(yao)(yao)受高溫高壓(ya)(ya)水(shui)的(de)腐蝕。此(ci)外,堆心部分的(de)結(jie)構(gou)(gou)材料(liao)還要(yao)(yao)受到(dao)強烈的(de)中(zhong)子(zi)輻照,雖然腐蝕環境不(bu)算苛刻,但(dan)要(yao)(yao)求材料(liao)的(de)使(shi)用(yong)(yong)壽(shou)命(ming)長、安全度高,不(bu)容(rong)許(xu)有腐蝕產物的(de)沾污。因此(ci),這里到(dao)處都離不(bu)開不(bu)銹鋼,起(qi)支撐、固(gu)定作用(yong)(yong)的(de)骨架、格(ge)柵等是用(yong)(yong)超低碳奧氏體不(bu)銹鋼制作的(de);卸料(liao)用(yong)(yong)的(de)脈(mo)沖管和(he)固(gu)定管系的(de)螺釘(一個(ge)不(bu)太(tai)大的(de)反(fan)(fan)應堆中(zhong)要(yao)(yao)用(yong)(yong)幾千個(ge))是用(yong)(yong)奧氏體-鐵素體雙(shuang)相不(bu)銹鋼制作的(de);用(yong)(yong)于屏蔽中(zhong)子(zi)輻照的(de)防(fang)護板,是高硼不(bu)銹鋼制作的(de);各種管道及聯系構(gou)(gou)件(jian)也都是奧氏體不(bu)銹鋼制作的(de)······因此(ci)可以(yi)說,除了燃(ran)料(liao)元(yuan)件(jian)和(he)石墨反(fan)(fan)射體之外,原子(zi)能反(fan)(fan)應堆里幾乎(hu)是不(bu)銹鋼的(de)世界。


反應堆內產生的(de)熱(re)量由壓(ya)力水導出,通過(guo)熱(re)蒸發器(qi)產生高壓(ya)過(guo)熱(re)蒸汽用(yong)以(yi)發電。這里輸送壓(ya)力水的(de)管路系統要求用(yong)高溫強度較高的(de)含鉬、氮(dan)不銹鋼(gang),而蒸發器(qi)則要根據不同情況(kuang)使用(yong)雙相(xiang)不銹鋼(gang)、鐵鎳(nie)基合金及鎳(nie)基合金等。


 核反應堆(dui)(dui)的(de)(de)(de)后處理階段所接觸到的(de)(de)(de)腐(fu)蝕性(xing)(xing)介質(zhi)不(bu)僅(jin)多種(zhong)多樣,而(er)且(qie)對(dui)設備的(de)(de)(de)要(yao)求更(geng)為苛刻(ke)。同時為了(le)確保反應堆(dui)(dui)安全生(sheng)產,防止放(fang)射(she)性(xing)(xing)物(wu)(wu)質(zhi)泄(xie)露,對(dui)結構材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能、質(zhi)量要(yao)求也特別高(gao)。去除燃(ran)料(liao)(liao)包殼(ke)和(he)溶(rong)解燃(ran)料(liao)(liao)芯(xin)要(yao)用腐(fu)蝕性(xing)(xing)極強的(de)(de)(de)混合(he)酸(suan)(suan),如硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)-氫氟(fu)酸(suan)(suan)、硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)-鹽酸(suan)(suan)、硫酸(suan)(suan)-氫氟(fu)酸(suan)(suan)或(huo)氫氟(fu)酸(suan)(suan)-氟(fu)化物(wu)(wu)等,這時設備材(cai)料(liao)(liao)常用含有鉻、鉬及鋼(gang)等多種(zhong)合(he)金(jin)元素的(de)(de)(de)鎳基合(he)金(jin)。在隨后進(jin)行的(de)(de)(de)排除放(fang)射(she)性(xing)(xing)廢(fei)物(wu)(wu)、萃(cui)取有用的(de)(de)(de)核燃(ran)料(liao)(liao)及放(fang)射(she)性(xing)(xing)產品等一系列化工處理中,也要(yao)用大量高(gao)合(he)金(jin)的(de)(de)(de)鎳鉻鉬銅不(bu)銹鋼(gang)。


 另外,核(he)反應堆后處理階(jie)段還有很多“清潔”設(she)備,一(yi)般在(zai)弱腐蝕性環境中使用,但(dan)要求不生銹(xiu),不容許有腐蝕產物,容易(yi)清理。這類(lei)設(she)備多采用較廉價(jia)的鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼。


 總之,原子能工(gong)業(ye)的(de)發(fa)展與不(bu)銹鋼(gang)技術的(de)進(jin)步有(you)極為密切(qie)的(de)關(guan)系。隨著我國原子能發(fa)電事業(ye)的(de)迅速(su)發(fa)展,不(bu)銹鋼(gang)在(zai)其中將會(hui)作(zuo)出(chu)越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)大的(de)貢獻(xian)。