目前国际上大型乏燃料贮运容器主体金属用材主要分为球墨铸铁、锻造碳钢/低合金钢、不锈钢复合结构三类。球墨铸铁干法贮存容器在满足安全与操作要求前提下经济性突出,是国际重要技术路线。SA350 Gr.LF3是国际常用低温压力容器用碳钢,执行ASME SA-350标准,广泛用于乏燃料干式贮存系统大锻件。硼不锈钢具备优异热中子吸收能力,基体可提供一定γ射线衰减效果,六边形硼不锈钢无缝管常用于制作乏燃料容器内部中子吸收构件。其中,锻造碳钢/低合金钢、不锈钢复合结构属于乏燃料贮运容器用钢。
乏燃料贮运容器用钢的制造涉及材料科学、核物理、热工力学等多个学科领域。我国行业标准HJ 1202-2021《钢制乏燃料运输容器制造通用技术要求》于2021年12月1日实施,规定了钢制乏燃料运输容器材料、成形与组装、焊接与无损检验、试验,以及容器出厂等制造要求,由生态环境部于2021年11月13日批准发布。
在我国《重点新材料首批次应用示范指导目录(2024年版)》中,提到高燃耗乏燃料贮运容器外壳用厚壁钢,性能要求包括满足9米跌落、1米贯穿高燃耗乏燃料贮运容器要求,其T×T/4处取样室温拉伸性能Rp0.2≥260MPa,Rm:485~655MPa,A≥22%,Z≥35%;240℃拉伸性能Rp0.2≥214MPa,Rm≥439MPa;-101℃Akv≥27J(平均值),20(单个值);TNDT≤-88℃;晶粒度≥5级。
2026年4月,上海电气上重铸锻有限公司、上海核工程研究设计院股份有限公司获得“乏燃料干式贮存系统用转运容器厚壁SA350 Gr.LF3大锻件及其制造工艺”专利授权,该SA350Gr.LF3大锻件本体包含的主要成分是Fe、C、Cr、Mo、V、Nb、Al、N、Si、Mn、Ni、P、S,并公开了大锻件制造工艺,能够提升SA350Gr.LF3大锻件的低温韧性。
新思界
行业分析人士表示,随着全球核电装机规模持续扩大,乏燃料累积量不断增加,核燃料循环后端产业需求扩张,乏燃料贮运容器用钢迎来广阔市场空间。技术发展趋势上,反应堆燃料燃耗逐步提升,同时百吨级大型乏燃料贮运容器成为重要研发方向,倒逼乏燃料贮运容器用钢在低温韧性、耐辐照稳定性、长期耐蚀性等指标上达到更高标准。
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