2014年(nian)(nian)11月，國務院辦公廳(ting)印(yin)發的(de)《能源發展(zhan)戰略(lve)行動》（2014年(nian)(nian)~2020年(nian)(nian)）明(ming)確提出了到2020年(nian)(nian)，中國核(he)(he)電(dian)裝機容量要(yao)達到5800×104kW，在(zai)建(jian)3000×104kW以上(shang)的(de)目標。據(ju)媒體(ti)報道，我(wo)國國家(jia)核(he)(he)電(dian)公司副總經(jing)理鄭明(ming)光曾對外表示(shi)，我(wo)國在(zai)建(jian)與擬(ni)建(jian)超過60座(zuo)(zuo)核(he)(he)電(dian)站，在(zai)建(jian)的(de)有30座(zuo)(zuo)，2019年(nian)(nian)后的(de)5年(nian)(nian)內將興建(jian)更多(duo)座(zuo)(zuo)，超過世界(jie)上(shang)任何一(yi)個國家(jia)。

　　核(he)(he)電(dian)(dian)是當(dang)今三(san)大電(dian)(dian)之一(yi)(yi)，與火電(dian)(dian)、水電(dian)(dian)并列(lie)。近些(xie)年來，我國(guo)(guo)(guo)核(he)(he)電(dian)(dian)“走(zou)(zou)出去”步(bu)伐明(ming)顯加快，尤其是與“一(yi)(yi)帶一(yi)(yi)路”相關國(guo)(guo)(guo)家和地區(qu)的合作方(fang)面十(shi)分順利。早在上(shang)世(shi)紀90年代，我國(guo)(guo)(guo)核(he)(he)電(dian)(dian)就已開始走(zou)(zou)向(xiang)世(shi)界，截至目前，中核(he)(he)集團(tuan)已向(xiang)巴(ba)基斯坦(tan)出口(kou)建設(she)4臺(tai)(tai)30×104kW級核(he)(he)電(dian)(dian)機(ji)(ji)組(zu)、2臺(tai)(tai)百萬kW級核(he)(he)電(dian)(dian)機(ji)(ji)組(zu)，在巴(ba)基斯坦(tan)合作建設(she)的核(he)(he)電(dian)(dian)項目總裝(zhuang)機(ji)(ji)容(rong)(rong)量已達463×104kW，在運(yun)裝(zhuang)機(ji)(ji)容(rong)(rong)量超過130×104kW。同時(shi)，我國(guo)(guo)(guo)與阿根(gen)廷(ting)、沙特阿拉(la)伯、美(mei)國(guo)(guo)(guo)等(deng)國(guo)(guo)(guo)在核(he)(he)合作方(fang)面也取得長足(zu)進展。

　　據(ju)有關報道(dao)，至(zhi)2018年2月全(quan)球有72個國家已經(jing)或正在計劃發展核電，其中“一(yi)帶(dai)一(yi)路”相關國家占(zhan)大多數。據(ju)國際(ji)原子(zi)能機構統計，2030年前，全(quan)世界將新建(jian)機組300臺(tai)，其中80%左右(you)落戶“一(yi)帶(dai)一(yi)路”相關國家。中國中核集團完整的核工(gong)業產(chan)業鏈在推動著“一(yi)帶(dai)一(yi)路”的建(jian)設滾滾向前，市場容量可達1000萬億美(mei)元。

　　核電站用些什么鋁材

　　不管(guan)核(he)電站用(yong)的(de)(de)是什么(me)堆(dui)(dui)型（沸水堆(dui)(dui)、壓水堆(dui)(dui)、氣冷堆(dui)(dui)和快(kuai)中(zhong)子堆(dui)(dui)）都要用(yong)一定量的(de)(de)鋁(lv)及鋁(lv)合金材料(liao)(liao)。在(zai)核(he)工(gong)業中(zhong)，鋁(lv)材主要用(yong)做中(zhong)、低溫堆(dui)(dui)燃(ran)料(liao)(liao)元件的(de)(de)包殼、工(gong)藝(yi)管(guan)、輔(fu)肋管(guan)道等(deng)，工(gong)業純鋁(lv)在(zai)溫度(du)為(wei)100℃~130℃的(de)(de)水冷反(fan)應堆(dui)(dui)中(zhong)得到廣泛的(de)(de)應用(yong)。

　　堆用鋁材的要求

　　堆(dui)用鋁(lv)材除應具(ju)有(you)常規的(de)(de)優良性能外，還應有(you)小(xiao)(xiao)的(de)(de)熱中(zhong)子吸收(shou)截(jie)面(mian)，鋁(lv)的(de)(de)為0.22×-24cn2，僅比(bi)Be、Mg、Zr的(de)(de)大，而比(bi)其(qi)他金屬的(de)(de)小(xiao)(xiao)得多(duo)；輻(fu)照(zhao)感(gan)應放射能衰(shuai)減快，高純鋁(lv)在(zai)停止輻(fu)照(zhao)后的(de)(de)7天(tian)內就急(ji)劇下(xia)降；反應堆(dui)壁的(de)(de)濺(jian)蝕小(xiao)(xiao)；在(zai)175℃以下(xia)鋁(lv)耐輻(fu)照(zhao)，產生的(de)(de)空穴率小(xiao)(xiao)。

　　在反應堆中，作為熱交換介質的水所引起的腐蝕比熱電站中的嚴重得多。通常，鋁材在50℃以下的水中發生點蝕，在50℃~250℃水中以均勻為主，在≥300℃水中則發生晶間腐蝕。因此，堆用鋁合金應有高的純度，嚴格控制水的純度，是防止點蝕的有效措施；此外，對鋁材進行陽極氧化處理也是提高抗蝕性的好辦法，但僅在<100℃水中才有高的抗蝕能力。

　　作(zuo)為(wei)包殼材(cai)料的(de)8001合(he)金和(he)工藝管的(de)6063型合(he)金，在(zai)加工、運輸、安裝過(guo)程中，其表面都(dou)不可(ke)避免地會(hui)產生(sheng)種種局部損(sun)傷，如劃痕、碰傷、氧化膜缺(que)陷(xian)等(deng)，這將(jiang)使它們加速(su)腐(fu)蝕。但是，只要損(sun)傷深度(du)≤0.3mm，就不會(hui)引起異常的(de)加速(su)腐(fu)蝕。同時，鋁在(zai)低(di)溫(wen)水堆的(de)特定條件下(xia)可(ke)安全使用。我國有些工廠在(zai)生(sheng)產6063型合(he)金工藝管時，在(zai)陽極氧化后套上(shang)白布袋，并以專用車(che)廂運抵用戶，以防損(sun)傷。

　　在(zai)中(zhong)(zhong)(zhong)溫(wen)水中(zhong)(zhong)(zhong)，鋁(lv)以均勻腐(fu)蝕為主(zhu)。因此，水中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)離子(zi)對其腐(fu)蝕影響不像低溫(wen)時那么顯著與(yu)敏感，而合金成分、晶粒大小與(yu)組織狀態卻起著相當大的(de)(de)(de)(de)作用。在(zai)Al-Mg-Si系(xi)的(de)(de)(de)(de)6063型合金中(zhong)(zhong)(zhong)不宜有過(guo)剩硅，Si與(yu)Mg應全(quan)部形(xing)(xing)成Mg2Si，即Mg/Si含量=1.736463合金即是一(yi)種這(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)合金。向(xiang)合金中(zhong)(zhong)(zhong)加入等量的(de)(de)(de)(de)鐵與(yu)鎳(nie)（0.3%～0.4%）可形(xing)(xing)成Al9FeNi相，可提高(gao)合金的(de)(de)(de)(de)抗(kang)蝕性。

　　在高于130℃的動水(shui)中，陽極氧化膜易脫落(luo)，不耐腐蝕(shi)，但預生氧化膜（材料(liao)使用前，將其置于一定溫(wen)度高純水(shui)中一定時(shi)間(jian)所形(xing)成的氧化膜）可提高合金抗(kang)中、高溫(wen)動水(shui)腐蝕(shi)能(neng)力(li)。

　　對堆用鋁材(cai)危害最大的(de)(de)晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)，是(shi)由晶(jing)界與晶(jing)粒基體(ti)間(jian)(jian)的(de)(de)電(dian)位差引起的(de)(de)。因此(ci)，凡是(shi)能(neng)降低這種電(dian)位差的(de)(de)措施，都(dou)能(neng)提(ti)高(gao)合(he)金(jin)(jin)將晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)能(neng)力(li)，向鋁合(he)金(jin)(jin)添(tian)(tian)加(jia)一定量的(de)(de)鐵與鎳可形(xing)成氫超電(dian)壓較低的(de)(de)陰極相(xiang)Al3Fe、Al3Ni、Al9FeNi等，提(ti)高(gao)抗(kang)晶(jing)體(ti)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)能(neng)力(li)，這就是(shi)中(zhong)、高(gao)溫堆用鋁材(cai)都(dou)含有鐵與鎳的(de)(de)緣(yuan)故(gu)；向A-Mg-Si系(xi)合(he)金(jin)(jin)中(zhong)添(tian)(tian)加(jia)少量銅，也能(neng)提(ti)高(gao)合(he)金(jin)(jin)抗(kang)晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)能(neng)力(li)。

　　合金晶(jing)(jing)粒越細，抗晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕(shi)能力也(ye)越強。熱處理工(gong)藝也(ye)對合金晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕(shi)有明顯(xian)影(ying)響(xiang)。高溫(wen)退火往往使呈陰極的第二(er)相沿晶(jing)(jing)界沉淀與使晶(jing)(jing)粒長(chang)大，增大合金晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕(shi)敏感性。

　　微量元素對堆用鋁合金性能的影響

　　眾所周(zhou)知，晶粒(li)越(yue)細，組織越(yue)均勻，抗(kang)腐蝕(shi)性也越(yue)高(gao)，所以往往向鋁合金中添加微(wei)(wei)量(liang)晶粒(li)細化劑，但(dan)是對堆(dui)(dui)用鋁合金應(ying)考慮微(wei)(wei)量(liang)元(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)(de)熱(re)(re)中子(zi)吸(xi)收(shou)截面。例(li)(li)如天然(ran)硼的(de)(de)熱(re)(re)中子(zi)吸(xi)收(shou)截面55X10-24cm2，而B10的(de)(de)竟(jing)高(gao)達(da) 3800x10-24cm2,所以硼及(ji)其(qi)合金是很好的(de)(de)屏蔽材料(liao)(liao)與(yu)控制材料(liao)(liao)，但(dan)對非屏蔽材料(liao)(liao)來(lai)說，卻是一個有害的(de)(de)元(yuan)(yuan)素(su)(su)，例(li)(li)如作(zuo)為(wei)堆(dui)(dui)用材料(liao)(liao)的(de)(de)8001合金的(de)(de)含硼量(liang)應(ying)≤0.001%。鋯(gao)的(de)(de)熱(re)(re)中子(zi)吸(xi)收(shou)截面相當小，只有0.18X10-24cm2，Ti的(de)(de)為(wei)5.6x10-24cm2，可作(zuo)為(wei)堆(dui)(dui)用材料(liao)(liao)的(de)(de)微(wei)(wei)量(liang)添加元(yuan)(yuan)素(su)(su)。

　　堆用鋁合金

　　反應堆鋁材(cai)(cai)有兩(liang)種，溫(wen)度(du)≤130℃的(de)低溫(wen)堆用(yong)(yong)(yong)元件包殼及結(jie)構材(cai)(cai)料，主要用(yong)(yong)(yong)的(de)是(shi)工(gong)業純鋁與Al-Mg-Si系合(he)(he)(he)金，使用(yong)(yong)(yong)溫(wen)度(du)≤400℃的(de)中溫(wen)堆用(yong)(yong)(yong)材(cai)(cai)料主要是(shi)8001合(he)(he)(he)金，它是(shi)一種非常(chang)用(yong)(yong)(yong)的(de)Al-Mg-Ni系合(he)(he)(he)金，是(shi)1999年在美國鋁業協會注冊的(de)美國合(he)(he)(he)金，其成分(fen)（質量(liang)(liang)%）：0.17Si，（0.45~0.7）Fe，0.15Cu，（0.9~1.3）Ni，0.05Zn，0.001B，0.008Li，0.003Cd，0.001Co，其他(ta)雜質單(dan)個0.05、合(he)(he)(he)計(ji)0.15，其余為Al；還(huan)可(ke)以(yi)用(yong)(yong)(yong)Al-Si-Ni系合(he)(he)(he)金。在美國還(huan)廣(guang)泛采用(yong)(yong)(yong)1100合(he)(he)(he)金作包殼材(cai)(cai)料，它的(de)成分(fen)（質量(liang)(liang)%）：（0.05~0.20）Cu,0.05Mn,0.10Zn,0.95(Fe+Si),其他(ta)雜質單(dan)個0.05、合(he)(he)(he)計(ji)0.15，Al≥99.00。

　　在(zai)工(gong)作溫(wen)度(du)≤400℃的中(zhong)溫(wen)堆中(zhong)，我國用(yong)(yong)含7%Si及0.65%Ni的合金作包殼材(cai)料(liao)，它的熱中(zhong)心(xin)吸收(shou)截面小(xiao)，對中(zhong)、高(gao)(gao)溫(wen)水有高(gao)(gao)的抗(kang)蝕性，有相當高(gao)(gao)的室(shi)溫(wen)及高(gao)(gao)溫(wen)力學性能，加工(gong)性能好，用(yong)(yong)作管元(yuan)件(jian)及板元(yuan)件(jian)的包殼材(cai)料(liao)。

　　國外有采用（9%~12%）Si、（1%~1.5%）Ni的(de)(de)合(he)(he)金與11%Si、1.0%Ni、0.5%Fe、0.8%Mg、0.1%Ti的(de)(de)Al-Mg-Ni合(he)(he)金作(zuo)元件(jian)包殼材(cai)料的(de)(de)，它們在(zai)高溫(wen)水(shui)中有良好的(de)(de)抗腐(fu)蝕性(xing)能(neng)，后一個(ge)合(he)(he)金在(zai)260℃~300℃水(shui)中的(de)(de)耐腐(fu)蝕性(xing)能(neng)比8001合(he)(he)金的(de)(de)還高。

　　此(ci)外，在(zai)某些特殊情況下，如果作(zuo)(zuo)為(wei)屏蔽材料的混凝土的質量與體積不(bu)能滿足要求或不(bu)便使用(yong)時，則(ze)除水(shui)以(yi)外。還可用(yong)一種(zhong)名為(wei)波(bo)拉爾（Boral）的鋁板作(zuo)(zuo)為(wei)屏蔽材料，它是一種(zhong)含有碳化硼的鋁合金，熱軋Boral板時，在(zai)其表面(mian)包覆(fu)一層1100工藝純鋁。Boral一詞就是2（boron）和鋁（alminium)的復(fu)合詞。

　　1965年，現名東北輕合金有限責任公司的(de)二期建設項目工(gong)藝管(guan)(guan)車間(jian)交付生產(chan)(chan)，開創了我國可生產(chan)(chan)核(he)工(gong)業鋁材的(de)先河(he)，至1983年共生產(chan)(chan)53306根(gen)（352t）反應(ying)堆(dui)工(gong)藝管(guan)(guan)。工(gong)藝管(guan)(guan)是用擠壓(ya)管(guan)(guan)坯冷軋的(de)，外徑(jing)43mm，內(nei)徑(jing)41mm，管(guan)(guan)的(de)內(nei)外都經過(guo)陽極氧化(hua)處理。

　　熱核聚變反應堆鋁材唱主角

　　核聚變反應堆是將氘（D）和氚（T）產生的高溫等離子體封閉起來，進行核聚變反應，形成較重的氕的過程，正好與前面介紹的核裂變反應堆相反。核聚變反應堆應該用感應放射能衰減快的、停堆后短時間人可以接近的、殘留放射能少的材料制成，鋁材正是這樣一種較為理想的材料。美國從1997年起斥資235億美元建造的“人造太陽”的美國國家點火裝置（NIF）的130t重目標靶室就是用厚達250mm的鋁合金5083板制造的。2010年11月2日，進行了首次點火實驗，用192束激光束一齊瞄準一顆只用花生粒大小卻含有氘和氚氣體的小球體，它們立馬發生聚變，釋放出1.3MJ能量，其核心最高溫度600萬°F，為人類利用清潔的綠色聚變核能打開了新大門。

　　現(xian)在，除美國外，我國和俄(e)羅(luo)斯(si)也(ye)在大力開發核聚(ju)變反應堆。建造聚(ju)變用的(de)材料(liao)除要(yao)求感應放射能(neng)小外，在120℃時還應有(you)相當(dang)高的(de)強(qiang)度；由于(yu)磁場大，會產生(sheng)渦流，鋁(lv)合金的(de)電阻應大；還應有(you)良好的(de)成(cheng)形加工(gong)性能(neng)、真空(kong)性能(neng)與導熱性。

　　殘余感應放射能(neng)低的(de)材料(liao)是C、Sic、純鋁，但C、Sic的(de)成(cheng)形性能(neng)低，加工大的(de)結構(gou)困難，所以現在日本(ben)的(de)R計劃、國(guo)際(ji)原子能(neng)機構(gou)的(de)INTOR和美(mei)國(guo)的(de)STARFIRE核聚變反(fan)應堆(dui)都(dou)把(ba)鋁合金作為開發(fa)的(de)首選材料(liao)。

　　在元素周期表中，對14.1MeV中子引起的(de)感應(ying)(ying)放射(she)能低(di)的(de)元素只有Li、Be、C、Mg、AI、Si、V、Pb、Bi等(deng)。因(yin)此，熱核聚(ju)變(bian)反(fan)應(ying)(ying)堆鋁合(he)金的(de)研發對象無疑是以高純鋁為(wei)基的(de)Al-Mg-Si系、Al-Mg系、Al-Si系、Al-V系、Al-V-Si系、Al-Mg-V系、Al-Mg-Li系及燒結鋁合(he)金（SAP）。對這類材料(liao)應(ying)(ying)嚴格(ge)控制鋁合(he)金的(de)常(chang)用合(he)金化元素Fe、Cu、Cr等(deng)的(de)含量。

　　目前，我國(guo)已(yi)成(cheng)為全(quan)世界(jie)核(he)電站建設與核(he)電技術的(de)引領者，中核(he)集(ji)團正在(zai)(zai)開展(zhan)華龍一(yi)號、玲(ling)瓏一(yi)號等有(you)完全(quan)自主知識產權的(de)多種先進反(fan)應堆建設。中核(he)集(ji)團在(zai)(zai)役(yi)核(he)電機(ji)組18臺(tai)，在(zai)(zai)建的(de)8臺(tai)，年(nian)度(du)發電量已(yi)破千(qian)億(yi)kWh，負荷因子、能力因子等運行指標已(yi)連續5年(nian)穩居世界(jie)先進水平。

　　中核集團(tuan)自主(zhu)研發的“燕龍”泳(yong)池(chi)式(shi)低溫(wen)供(gong)熱堆，可(ke)(ke)(ke)為(wei)北方城(cheng)市提供(gong)安全經濟(ji)、綠色環保(bao)的供(gong)暖(nuan)系統，一座400MW的“燕龍”低溫(wen)供(gong)熱堆，供(gong)暖(nuan)建(jian)設面積(ji)可(ke)(ke)(ke)達約20000km2，相當于20萬戶三居(ju)室，可(ke)(ke)(ke)為(wei)東(dong)北地(di)區供(gong)暖(nuan)，為(wei)打贏藍天保(bao)衛(wei)戰作出(chu)大貢獻。

　　和水電一樣，核電建設成本很高，建設周期也很長，但是運營成本甚低，綠色、環保、高效、低運營成本的核電定是我國能源重點發展方向之一。不過，現在核電在我國建設占的比例還很低，僅有2%多一點，即使到2030年可能也不會超過4%，比風電和光伏的(de)還(huan)少，還(huan)沒有發揮(hui)出太大的(de)作用，但前景(jing)十分廣(guang)闊(kuo)。