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提 纲
1,核电站基本运作原理
2,核电站主要涂装保护部位
3,核电站保护涂装的特点
4,核电站涂装相关标准
5,核电站涂层系统分类与代号
6,核岛区防护涂料三项试验
7,核电站涂层评定与验收
8,核岛区涂层配套系统
9,非核区涂层配套系统
10,关于混凝土结构保护涂装
11,国外耐辐射涂料应用研究情况简介
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中国广东大亚湾压水堆核电站,始建于1987年,发电功率为2 X 900 MW
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中国广东岭澳Ⅰ期压水堆核电站,始建于1997年,发电功率为2 X 900 MW
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中国秦山II期II号核反应堆,始建于1997年,发电功率为650 MW
中国秦山Ⅱ期2号压水核反应堆,始建于1997年,发电功率为650 MW
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中国江苏田湾核电站,始建于1999年,发电功率为2 X 1000 MW
中国江苏田湾压水堆核电站,始建于1999年,发电功率为2 X 1000 MW
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中国广东岭澳核电站二期始建于2005年,发电功率为2 X 1000 MW(正在建设中)
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法国PANLY核电站,建于1980年,发电功率为2 X 1300 MW
法国PANLY核电站,建于1980年,发电功率为2 X 1300 MW
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法国超级凤凰快中子反应堆,它是一种新型的反应堆。
由EDF和欧盟共同建造,发电功率为1000 MW
法国超级凤凰快中子反应堆,它是一种新型的反应堆。
由EDF和欧盟共同建造,发电功率为1000 MW
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1,压水式反应堆核电站
基本运作原理
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2,核电站主要涂料保护部位
• 核岛内部钢结构、安全壳
• 核岛内部混凝土结构
• 常规岛、BOP 钢结构/混凝土结构等
• 风道、管道
• 各类储罐(油、水、化学品)
• 埋地件
• 与液体介质接触的部位
• 其它
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3,核电站保护涂装的特点
1.首先,区分核区和非核区。
2.核区:包括安全壳内和壳外。
●具备与一般重防腐涂料基本相同的性能要求。
●特别要求有优良的耐核辐射性,并且容易去污。
●对核燃料储槽和输送管道等某些设备与部位所用涂料,还须具有优异
的耐化学腐蚀性和吸收辐射线的能力,以防止放射源污染周围环境。
●严格执行相关标准!
3.非核区:包括常规岛和 BOP 所有区域。
防腐涂装技术要求与一般重防涂装相似:
●腐蚀环境等级,按照ISO12944-2评定;
●防护寿命要求,按照ISO12944-5评定。
●分为钢结构与混凝土结构
据此,选择涂料与涂装配套系统。
‘
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●RCCM–2000(法国) 压水堆核岛机械设备设计
和建造规则
●EJ/T 1086-1998 压水堆核电厂用涂料
漆膜在模拟设计基准事故条件下的评价试
验方法
综合采用:
ASTM D 3911-95《轻水堆核电厂用涂料在模拟设计基淮事故条件下的性能和可
修补性试验方法》
NF T30-900-1996《色漆和清漆 核工业用涂料在设计基准事故条件下的性能和
可修补性试验方法》
●EJ/T 1087-1998 压水堆核电厂用涂料耐化
学介质的测定
(等效采用ASTM D 3912-95 轻水堆核电厂用涂料耐化学性的标准试验方法)
4,核电站涂料标准规范-1
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●EJ/T 1111-2000
压水堆核电厂用涂料漆膜受γ射线辐照影响的试验方法
综合采用:
ASTM D 4082-1995《轻水堆核电厂中涂层受γ射线辐照影响的标准试验方法》
NF T30-903-1988 《色漆和清漆 核工业用涂料在电离辐照下稳定性的试验》
●EJ/T 1112-2000 压水堆核电厂用涂料 漆膜可去污性的测定
等效采用:
NF T30-901-1995《色漆和清漆 核工业用涂料沾污敏感性和去污能力的评价试验方法》
● ISO12944-1- 8:1998 色漆和清漆 ---用保护漆体系对钢结构的防腐保护
第1部分 总则 第2部分 环境分类 第3部分 设计上的考虑
第4部分 表面类型与表面处理 第5部分 保护漆体系 第6部分 试验方法
第7部分 涂漆工艺 第8部分 新工作和维护工作规范的制定
4,核电站涂料标准
规范-2
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5,核电站涂层系统分类与代号
①涂层系统分类依据:
---涂层所处位置,例如:反应堆厂房、核区(除反应堆厂房外)
与非核区;
---涂层所处环境条件,例如:室内大气、室外露天大气等;
---设备运行工况条件,例如:温度、是否外包保温材料等;
---基底材质:例如钢结构?混凝土结构?钢铁件?有色金属件?
或镀锌(铝)等。
---涂料检验频等
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②涂层系统代号
◆涂层系统代号组成:
• 三个英文字母-----表示涂层代列代号
• 三个阿拉但数字-----表示基底材质与运行工况条
件
• 一个希腊数字-----表示检验频率。
◆例如: PIC100Ⅰ,其中:
• PIC-----表示用于反应堆厂房内机械设备的涂层
系统的系列代号
• 100-----代表此系统适用于常温普通钢铁表面
• Ⅰ------ 代表对所用涂料的检验频率。
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③核电站油漆技术规格书
对不同区域的定义和分类--1
● 与空气接触的涂层系统的系列代号
系列代号 涂层所接触的介质
PIA 用于非控制区厂房内正常大气环境下的涂层系统(没有放射性污染的
区域)
PIB 用于非控制区厂房内腐蚀性气氛环境下的涂层系统(没有放射性污染
的区域)
PIC 用于安全壳反应堆厂房内机械设备涂层系统,( 如果设备运行温度
≥120 ℃,且有保温材料,则归于PIT类)
PID 用于安全壳反应堆厂房外的控制区厂房内的涂层系统(如果设备运行
温度≥120 ℃,且有保温材料,则归于PIT类)
PIT 用于厂房内的外包保温材料的高温设备( t ≥400 ℃ )
PEC 用于室外露天环境下的涂层系统(大亚湾区域为海洋性大气环境)
insert file name: 17
④核电站油漆技术规格书
对不同区域的定义和分类--2
● 埋入地下或与液体介质接触的涂层系统的系列代号
系列代号 涂层所接触的介质
PLA 埋入地下
PLB 硬水
PLC 软水
PLD 除盐水
PLE 海水
PLF 碳氢化合物
PLG 酸性溶液
PLH 碱性溶液
PLJ 放射性液体
insert file name: 18
⑤与大气接触的涂层代号系
统表
注:对防火涂层和核冷凝涂层,
本表不涉及,若需要可查设备
技术规格书。
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6,三项核岛区防护涂料试验
涉核涂料主要试验项目简介
a)关于耐辐射性能试验:
执行标准: EJ/T1111-2000
《压水堆核电厂用涂料 漆膜受γ-射线辐射影响的试验方法》
耐辐射性能一般用戈瑞( Gy )或拉德( rad )来计量,
Gy 或 rad 也称为吸收辐射剂量单位。
◆1戈瑞(Gy) = 1千克(Kg)物质吸收1 焦耳(J)辐射能
◆1拉德(rad)= 1克(g)物质吸收100尔格(erg)辐射能
◆1戈瑞(Gy) = 100 拉德 (rad)
insert file name: 20
耐辐射性能试验方法(续)
◆试验程序A
• 累积剂量为1107Gy
◆试验程序B
第一阶段模拟正常运行条件:
累积剂量按核电站正常运行40年寿命期的剂量
水平
105(1±15%)Gy
第二阶段模拟了一回路失水事故条件下的辐照:
累积剂量为:105(1±15%)Gy
◆常用12种涂料耐辐射的最大剂量
insert file name: 21
b) 去污染性能
EJ/T1112-2000 压水堆核电厂用涂料漆膜可去污性的测定
去污染性能的表示方法:
所谓去污染性能,是指被核幅射污染之后的凃层表面上的放射性污染物能够被
消除或减少到相当低程度的能力。这对于人员和设备至关重要,所以,核反应
堆的防事故外壳区和辅助区的涂层都需通过去污染性能试验 。
①去污因子 DF (即污染敏感度)和去污百分数 A :
去污处理前的放射能 1
DF= ------------------ A= 1 - --
去污处理后的放射能 DF
例如,当DF为20时,A为95%,表示己去除了95%的污染物;当DF为100时,A为99%, 表示己去除了99%的污染物。
②去污率DI:去污因子的对数就是除污率,即:
DI=lg DF
●去污率大则表示涂层的去污染性能好!涂层必须具有良好的去污性能;
涂层的去污效率必须不小于85%;污染敏感度必须不大于20%。
insert file name: 22
EJ/T1112-2000
压水堆核电厂用涂料漆膜可去污性的测定(续)
本标准规定了在实验室条件下,漆层系统对放射性核素污染的敏感性及可去除放射
性核素污染能力的测定方法。适用于评价压水堆核电厂用涂料涂膜系统可去除放射性
核素污染的能力。
◆放射性污染物:
a)含有 8 kBq/mL 137Cs(铯)+8 kBq/mL 90Sr(锶)+90Y(钇) 混合物的
酸溶液。
b)含有16kBq/mL239Pu(钚)的
◆去污剂:
a)去离子水(电导率≤3μs/cm)
b)浓度为9%~11%的聚氧乙烯化烷基苯酚类水溶液。
◆常用去污染涂料:
环氧涂料、聚氨酯涂料、聚硅氧烷涂料等,但环氧酯涂料对污染和去污剂极为敏感,
研完表明:聚氨酯涂料的去污效果比环氧酯高一千倍。
insert file name: 23
c.耐化学品性
EJ/T 1087-1998
压水堆核电厂用涂料耐化学介质的测定
◆在核辐射环境中,常有各种腐蚀化学品:
气体介质:如氧化氮、氯、氟等:
液体介质:如硝酸、硫酸、柠檬酸等。
◆压水堆核电厂常用液体化学品
其中最常遇到的是氧化氮和硝酸,所以要求涂
料除必须耐核辐射之外,还要耐腐蚀,具有良好
的化学稳定性。
◆常用涂料品种:
无溶剂环氧涂料、酚醛环氧涂料、聚氨酯涂料等
insert file name: 24
d)冷却剂事故损失试验
----LOCA试验
EJ/T1086-1998 压水堆核电厂用涂料 漆膜在摸拟设计基准事故条件下的评价试验方法
●摸拟设计基准事故条件下的评价试验(DBA试验)
也称冷却剂失水事故损失试验(LOCA试验)
在核反应堆运转过程中,必须考虑到冷却剂因失水事
故而损失的可能性。 DBA试验(LOCA试验)是把试板
在高温、高压下喷淋冷却剂(硼酸水溶液,3000ppm硼
酸,pH9),经规定的试验周期后,取出样板检查评定,
涂层不得有任何损坏,否则判定整个涂料系统不合格、
不能用。
试验周期:
从4802×102Pa 1770C开始,稳定在2058×10 2 Pa 121℃,4天,再降至
686 ×10 2 Pa 、 930C下,3天,喷淋时间小时,为1周期,共试2个周期。
insert file name: 25
LOCA/模拟DBA试验(续)
insert file name: 26
insert file name: 27
7,核电站涂层评定与验收
与大气接触的涂层系统性能评定试验项目
表1
insert file name: 28
三项涉核试验的评定
与验收
①去污性试验:
◆试验方法:EJ/T1112-2000
◆沾污核素:按表1规定(90 Y + 90 Sr + 137 Cs)
◆验收要求:去污率不低于 85%;沾污敏感率 不大于20%。此外,可对涂膜经打
磨、湿热试验后或对某区域经液体试验后,再进行去污试验。
②耐辐射性能试验:
◆试验方法: EJ/T1111-2000
◆验收要求:若无特别辐射剂量和累积剂量要求,则按程序B进行验收,技术要求
同DBA试验要求。
③模拟DBA 试验及修补试验(LOCA试验) :
◆试验方法: EJ/T1086-1998方法B进行,根据RCC-M2000 版 F5300规定,本试
验经辐照估进行模拟DBA试验及修补试验。
◆验收要求:无剥离分层粉化龟裂;允许轻微变色和细小气泡(直径最大不超过
2mm且每 M2 不超过50个气泡);只允许有一条从底到面的长<1CM裂纹;
附着力不低于 Mpa。
insert file name: 29
核电站涂层常规性能评定与验收
①附着力试验:GB/T5210-2006,不低于
②耐盐雾试验:
GB/T1771-1991,试验时间按表1规定,评定按GB/T1766-1995,综合等皱1级,
且泡不破,气泡直径小于2mm,试验后附着力不低于
③人工老化试验:
GB/T1865-1997,按GB/T1766-1995评定,室内1000h,室外大于1000h,要求无
起泡、无剥落、无裂纹,变色、失光及粉化不大于1级,试验后附着力不低于
④耐温性能试验:
GB/T1735-1979,试验时间/温度按表1规定,不起泡,其它要求同耐盐雾试验
⑤耐液体性能试验:
EJ/T1087-1998,试验时间10天,长期接触按程序A,飞溅部位按程序B。
⑥耐磨性试验:
GB/T1768-1979,300r/750g ,聚氨酯类涂料不大于,环氧类涂料不大于
⑦卤素、硫含量:PIC、PID<1000ppm,PLD、PLJ≮200ppm
⑧其它:如耐火试验等
insert file name: 30
8,老人牌核电站核区涂层配套系统
:
9,老人牌非核区厂房设备涂层配套系统
①腐蚀环境分折:
对于非核区可分为室外和室内大气环境(包括海洋性气候)
,根据ISO12944-2《腐蚀环境分类》规定:
在室外的(包括室内外的海洋气候):C4~C5 腐蚀环境;
室内不直接与外部大气自然环境接触:C2~C3 腐蚀环境。
根据以上设备和结构所处的环境条件,按照ISO 12944-5
有关长效防腐的要求,推荐相关的防护涂层配套体系。
②老人牌非核区厂房设备涂层配套系统
insert file name: 31
10,关于混凝土(砼)结构保护涂装
D:%5CMy%20Documents%5C%E8%AE%BA%E6%96%87%E9%9B%86%5C%E5%9F%B9%E8%AE%AD%E6%96%87%E7%A8%BF%5C%E6%B7%B7%E5%87%9D%E5%9C%9F%E7%9A%84%E8%85%90%E8%9A%80%E5%92%8C%E9%98%
insert file name: 32
11,国外耐辐射涂料应用研究情况简介
①美国:美国国家航空和航天管理局在俄亥俄州的一个60 MW 核反应装置,开始用
环氧涂料涂覆地面和工作室,6年效果很好,但是在重型设备运转区的涂层易裂
开,后来改用纯聚氨酯涂料,涂层致密性、抗污染性、耐润滑剂性、耐磨性均好。
反应堆区域的地面、墙面和设备(包抬巨型机械设备)都采用这种涂料。
②前苏联:开发研制成一种核电站用的不燃性环氧涂料。含3-24%不燃CH2Cl2(作稀
释剂),用于钢铁、混凝土构件保护涂装,附着力好、耐辐射、不燃烧。
③意大利涂料工业公司推两种耐辐射涂料:一种是名为Ivamid的聚氨酯涂料,另一
种是名为Iviepox的加固化剂环氧涂料。用于钢铁、镀锌铁及混凝土表面。
④注重颜(填料)对涂料耐核辐射性能影响的研究:例如采用原子序数为62-66的稀
土金属,将其化合物加入涂料中或直接制成灰泥状化合物涂在墙上,能起防辐咐
作用。例如碳酸镝能使中子速度减慢、碳酸钆在中子能量转变成热能后会俘获中
子。复合采这两种稀土化合物填料能高效地慢化和俘获中子,起到很好的防辐射
作用。等等。
insert file name: 33
8,老人牌核岛区厂房设备涂层配套系统
配套十(用于核反应堆PIC厂房内机械设备,已通过NF T30-900-1996 认证)
表面
处理
打砂至国际标准ISO8503-1 1998(相当于GB/T8923-1988)之
级,表面粗糙度Rugotest
序号 涂层 涂料产品名称、编号
1 底层 老人牌环漆HEMPADUR47200
2 中层 老人牌环氧漆HEMPADUR47200
3 面层 老人牌环氧漆HEMPADUR4515A
注:每层干膜厚与总膜厚需根据具体项目确定
o.%20%20%E4%B8%AD%E6%96%87%E8%AF%91%E6%96%87HEMPEL%E6%A0%B8%E7%94%B5%E8%AF%95%E9%AA%8C%E6%8A%A5%E5%91%
insert file name: 34
8,老人牌核岛区厂房设备涂层配套系统(续)
配套十一(用于核反应堆PIC厂房内机械设备,已通过NF T30-900-1996 认证)
表面处理 打砂至国际标准ISO8503-1 1998(相当于GB/T8923-1988)
之级,表面粗糙度Rugotest
序号 涂层 涂料产品名称、编号
1 底层 老人牌环氧漆85671
2 中层 老人牌环氧漆85671
3 面层 老人牌环氧漆55671
注:每层干膜厚与总膜厚需根据具体项目确定
insert file name: 35
8,老人牌核岛区厂房设备涂层配套系统(续)
配套十二(用于核反应堆PIC厂房内混凝土结构(墙面等)
序号 涂层 涂料产品名称、编号
1 底层 老人牌环氧腻子35672
3 面层 老人牌环氧漆55672
注:每层干膜厚与总膜厚需根据具体项目确定
insert file name: 36
8,老人牌核岛区厂房设备涂层配套系统(续)
配套十三(用于核反应堆PIC厂房内混凝土结构(地坪)
序号 涂层 涂料产品名称、编号
1 底层 老人牌环氧封闭漆146E1*
3 面层 老人牌环氧地坪漆47671
注:每层干膜厚与总膜厚需根据具体项目确定
*为双组份水性环氧漆
insert file name: 37
9,老人牌核电站常规岛涂层配套系统
外壁防腐涂层:
insert file name: 38
insert file name: 39
insert file name: 40
insert file name: 41
insert file name: 42
老人牌15500实为酚醛环氧漆,不仅具有优异的耐化学品性,且已通过涉水安全认证!
insert file name: 43
insert file name: 44
insert file name: 45
insert file name: 46
安全壳内部涂层
insert file name: 47
核辅助厂房
insert file name: 48
insert file name: 49
核电站防腐涂层防护
寿命设计
ISO12944-5 将涂层的防护寿命
分为三个等级:
◆低(low) 2~5年
◆中(medium) 5~15年
◆高(high) 15年以上
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12 种涂料耐辐射的最大剂量
涂 料 耐辐射最大剂量
(Gy)
涂 料 耐辐射最大剂量
(Gy)
聚硅氧烷涂料 5×107 聚氨酯涂料 1×107
环氧酚醛涂料 5×107 三聚氰胺甲醛涂料 1×107
特种环氧涂料 5×107 脲-三聚氰胺涂料 5×106
酚醛涂料 5×107 聚乙烯醇缩丁醛涂料 5×106
苯乙烯涂料 5×107 硝基纤维素涂料 1×106
沥青涂料 1×107 醋酸纤维素涂料 5×105
点评:从表中看出:聚硅氧烷、环氧酚醛、特种环氧涂料、苯乙烯涂料4种涂科的
耐辐射性能最好!其次聚氨酯、沥青、三聚氰胺甲醛涂料。
-------- 摘自战风昌《专用涂料 第四章 耐核辐射涂料》化工出版社1996
insert file name: 51
压水堆核电厂常用液体化学品
-------- EJ/T 1087-1998
液体化学品 溶液浓度(m/m)%
联氨 5
硼酸钠 5
硼酸H2B4O7 5
硫酸H2SO4 5
氢氧化钠NaOH 5
去离子水 25℃时电阻率≥1MΩ.cm,固体含量≤μg/g,
Cl- ≤μg/g,F –
≤μg/g,Ph值~
去污溶液:
过氧化氢H2O2
磷酸钠
insert file name: 52
1,混凝土的碳化:是指大气中的CO2与砼中的Ca(OH)2起化学反应,生成碳酸盐CaCO3,并
使砼中性化的过程(pH值降低) 。
• Ca(OH)2 + CO2→ CaCO3 + H2O
• Ca(OH)2 + [CO2+H2O] → CaCO3+2H2O
2,硫酸盐的腐蚀---→引起膨胀破裂
• Ca(OH)2+SO2→CaSO3+H2O
• Ca(OH)2+[SO2+H2O]→CaSO3+2H2O
• Ca(OH)2+SO3→CaSO4+2 H2O
• Ca(OH)2+[SO3+H2O]→CaSO4+2H2O
• 3CaSO4+2H2O+4CaO·Al2O3·19H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·2H2O + Ca(OH)2
3,氯盐的腐蚀---→Cl-半径小,穿透力强,对钢筋混凝土腐蚀极强。
●Fe2++2Cl-+2H2O·Fe(OH)2+2HCl ● 4Fe(OH)2+O2+2H2O·4Fe(OH)3 (铁锈)
● 2Cl- + Ca(OH)2→ CaCl2+ 2OH
- ● 2Ca(OH)2+2Cl
- +(n-1)H2O → CaCl2·nH2O
● 3CaCl2 + (3CaO) ·Al2O3·6 H2O+25H2O→3CaO·Al2O3·3CaCl2·31H2O
4,生物腐蚀:通过使砼表面霉变生成各种细菌,如硫化菌的腐蚀反应:
2S + SO2 + 2H2O→ 2H2SO4
钢筋混凝土腐蚀主要反应
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insert file name: 54
35530中卤族元素和硫酸根含量总和之PPM计算值
计算以一升35530为基数,由升基料35539和升固化剂组成。
基料的比重是
则PPM值的计算如下:
× ×(+) ÷ (× + ×)+ × ( + )
÷ ( × + × )= ppm
结论:35530中卤族元素和硫酸根含量总和之PPM是,
小于200PPM,符合设计要求。