أختام مقولبة متكاملة مملوءة بالغاز لمحطات الطاقة النووية

العمق الفني وقدرات حل المشكلات للختم القابل للنفخ المقولب المتكامل في السيناريوهات القصوى/الخاصة

السيناريو 2: ختم المضخة الرئيسية لمحطة الطاقة النووية (جرعة الإشعاع ≥ 10⁶ غراي، درجة الحرارة 300 درجة مئوية)

1. التحديات القصوى

التأثير التآزري للإشعاع ودرجة الحرارة العالية: تحتاج المضخات الرئيسية لمحطة الطاقة النووية إلى العمل لفترات طويلة تحت إشعاع قوي (أشعة جاما، تدفق النيوترونات) ودرجة حرارة عالية (300 درجة مئوية). مواد الختم القابلة للنفخ التقليدية (مثل الجرافيت) معرضة للفشل بسبب التقصف الإشعاعي أو الأكسدة في درجات الحرارة العالية.

متطلبات عدم التسرب: قد يؤدي التسرب في المضخة الرئيسية إلى تسرب المواد المشعة، مما يتطلب الامتثال لمعايير شهادة ISO 21469 (معدل التسرب ≥ 10⁻⁹ لتر/ثانية).

2. الاختراقات التكنولوجية

الابتكار في المواد: تطوير المواد المركبة من سبائك الزركونيوم والسيراميك. يتم تشكيل طلاء كربيد السيليكون (SiC) بسمك 10 ميكرومتر على سطح سبيكة الزركونيوم باستخدام تقنية الترسيب الفيزيائي للبخار (PVD)، مما يزيد من مقاومة جرعة الإشعاع إلى 10⁷ غراي، مع الحفاظ على مقاومة الأكسدة في درجات الحرارة العالية (معدل الأكسدة ≥ 0.01 مجم/(سم²·ساعة) عند 300 درجة مئوية). يتم استخدام المطاط المشبع بالفلور (FFKM) كمطاط مطاطي مانع للتسرب، مما يزيد من نطاق مقاومته لدرجة الحرارة إلى -40 درجة مئوية إلى 320 درجة مئوية، ويحافظ على الاحتفاظ بقوة الشد بنسبة ≥90% تحت الإشعاع.

التحسين الهيكلي: تم تصميم هيكل ختم متاهة متعدد المراحل، يجمع بين ثلاث شفاه مانعة للتسرب مع غرفة عازلة للتضخم لتقسيم مسار التسرب إلى قنوات متسلسلة متعددة، مما يقلل معدل التسرب بثلاثة أوامر من الحجم مقارنة بختم أحادي المرحلة.

تم تقديم نظام نفخ ذكي، باستخدام مستشعرات الضغط لمراقبة فجوة الختم في الوقت الفعلي وضبط ضغط النفخ تلقائيًا (0.8-1.5MPa) لضمان الاتصال المستمر بسطح الختم.

3. نتائج التنفيذ

التحقق من البيانات: في مشروع المضخة الرئيسية لمحطة الطاقة النووية من الجيل الثالث، تم تشغيل الختم بشكل مستمر لمدة 5 سنوات دون تسرب، واجتاز اختبار المراقبة التابع للوكالة الدولية للطاقة الذرية (IAEA)، بمعدل تسرب ≥5×10⁻¹⁰ لتر/ثانية.

تأثير الصناعة: تم دمج هذه التكنولوجيا في معايير صناعة الطاقة النووية، لتحل محل الأختام المستوردة، مما يقلل من تكلفة نفخ الختم لكل مضخة رئيسية بنسبة 60%، وتقصير دورة التسليم من 18 شهرًا إلى 6 أشهر.