小型模块化反应堆(SMR)焊接技术取得突破 以往一年的工作现在只需一天
随着英国谢菲尔德锻造公司(Sheffield Forgemasters)成功在 24 小时内焊接出一个全尺寸的核反应堆容器,而不是通常的 12 个月,小型模块化反应堆(SMR)的建造工作进入了高速运转阶段。这项改变游戏规则的技术的推广将是巨大的。
模块化反应堆有可能彻底改变核电行业,将核电站从大型土木工程项目转变为工厂生产的商品。模块化反应堆基本上不是一次性产品,而是采用标准化设计,可大规模生产,安装数量可满足当地需求,而且不需要传统反应堆所依赖的昂贵建筑物。
问题在于,如何建造任何规模的反应堆都存在瓶颈。其中之一是焊接用于容纳反应堆堆芯的容器,使其与外部环境隔离。使用传统技术,这可能需要一年多的时间,但谢菲尔德锻造厂利用所谓的局部电子束焊接(LEBW)技术,将这一时间缩短到一天以内,完成了四道厚厚的核级焊缝。
LEBW 是一种革命性的方法,它以在局部真空环境中运行的高能电子枪为中心,采用高能量密度熔融工艺将两块金属焊接在一起。这种方法可将部件熔化并相互熔合,效率高达 95%,穿透力强,深度与宽度比高。
其结果是,谢菲尔德锻造厂能够完成直径 3 米、壁厚 200 毫米(8 英寸)的容器,据称零缺陷且成本更低。此外,这台焊接机还可以采用创新的斜入和斜出技术来开始和完成焊接。
几十年来,英国核工业可以说一直处于奄奄一息的状态,仅在核潜艇反应堆、几座展示发电厂和核燃料处理方面取得了进展。现在,英国政府正在寻求核复兴,计划建造新的核电站,包括由罗尔斯-罗伊斯公司建造的 15 座模块化反应堆。
高级开发工程师兼项目负责人迈克尔-布莱克莫尔(Michael Blackmore)说:"这项技术对核工业的影响是巨大的,它有可能将高成本的焊接工艺排除在外。这不仅减少了对焊接检查的需求,因为焊接接头复制了母体材料,而且还可以大大加快 SMR 反应堆在英国及其他国家的推广速度,这就是 LEBW 突破的颠覆性意义所在。"