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核电设备制造过程中应用的真空技术
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核电站是个庞大、复杂的系统，有上万件设备，品种繁多，它们共同的特点是必须在强辐射环境中长期可靠地工作。核电设备制造过程中应用真空技术的主要有:燃料元件和控制棒的制造，设备制造过程中的真空检漏，核电设备中一些特殊材料的制造。
1.燃料元件制造
燃料元件是由铀芯块和包壳管组成的。不同堆型对燃料元件有不同的要求，但在制造过程中，都采用了真空工艺。
(1)金属铀精炼
粗铀精炼，现在都是在专用的真空感应炉中进行，使之进一步纯化后，再加人合金元素，铸成便于加工的形状。精炼温度一般控制在1400℃左右，真空度控制在1.3*10-2Pa。
(2)氧化铀制备
水冷堆采用二氧化铀陶瓷燃料，方法是把六氟化铀溶于水，使之水解，再经过真空过滤和洗涤，制成二氧化铀。国外真空过滤工艺真空度已提高到1.3*10-1Pa。水冷堆燃料棒组装时，铀芯块和包壳管都必须先经过高温真空除气处理，然后在真空室里将芯块装人包壳管内。经真空焊接，抽真空1.3*10-1Pa，最后充氦并焊上密封端盖，对密封部位进行检漏。
(3)弥散型燃料元件制备
高温气冷堆采用弥散型燃料元件，方法是将二氧化铀、二氧化牡和石墨粉按一定比例加人粘结剂制成块，在真空环境中加热到2000℃左右，烧结成直径为几百微米的密集球芯粒。
(4)快中子堆燃料元件制备
快中子堆采用铀和怀混合氧化物燃料元件，必须先烧结成形后在真空条件下装人不锈钢包壳管内。怀有剧毒，一切操作都必须在1.3*10-1Pa的真空手套箱中进行，手套箱所在的房间也要抽成真空，作为防止放射性物质逸出的第二道屏障。美国实验堆II号(EBR- II)的铀杯燃料采用另一种真空工序制做，全部设备都置于1.3x 10 -1Pa真空室内，为此，安装了抽速极大的真空泵。
2.控制棒制造
控制棒用于吸收反应堆中多余的中子，控制链式反应，保持一定的功率。控制棒芯块常用碳化翻，它在空气中会氧化而失效，因此碳化翻芯块制备要严格进行真空除气，而后装人特制的玻璃管内抽真空保存。在制造控制棒时，先将包壳管抽真空、再放进芯块并抽真空到1.3*10-1Pa，最后充氮封存。
3.核电专用检翻设备制造
防止放射性泄漏是核电站设备最起码的要求，一回路设备和二回路设备都要有良好的密封性能，在制造时必须进行严格的真空检漏。需要检漏的主要有一回路的各种容器、连接管道、蒸发器、换热器、冷凝器等。自20世纪70年代以来，核电设备检漏标准已提高到1.3*10-6Pa*L/s，即不允许1.3*10-6Pa*L/s的单个漏孔存在。现代大型核电站需要检漏的大容器，其容积都在数十立方米以上，自世界上第一座核电站建立以来，核电大容器检漏始终是人们关心的研究课题。目前，国外已有核电设备专用的氮检漏仪，并配有专门用于大容器检漏的吸嘴。
4.核电设备中一些特殊材料的制造
核电设备需要许多特殊的材料，它们共同的特点是纯度高、核性能好、耐磨蚀、耐辐射、耐高温。为了达到这些性能，在材料的生产工艺中都采用真空技术。活性炭广泛用于核电站三废处理，近年来利用真空法制取活性炭的方法得到很大发展。方法要点是将化合物树脂在高真空中炭化，制取致密性良好又有很大微孔容积的炭，真空法制取的活性炭，活化性能优异。
石墨广泛用作反应堆慢化剂。为了提高石墨的密度和改善核性能，必须将石墨置于真空环境用沥青浸渍后再烘烧。高温气冷堆燃料元件包壳用的是不透气石墨，必须将石墨在真空中加热到1000℃左右，通人丙烷后热解出炭素，真空加热的目的是使石墨表面形成致密的涂层，得到透气率极低的石墨。错合金作为包壳管和结构材料广泛用于水冷堆中。由于错在不太高的温度下就会和空气中的氧、氮、氢起反应，所以错及其合金的熔化、冷热加工和焊接都必须在真空中进行。 |
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