經(jīng)過(guò)多年技術(shù)開(kāi)發(fā)與經(jīng)驗(yàn)積累，中央研究開(kāi)展的“反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)部件耐環(huán)境損傷的表面涂層關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項(xiàng)目榮獲2022年電力科技成果“金蘋果獎(jiǎng)”一等獎(jiǎng)，該技術(shù)利用表面涂層技術(shù)提高能源電力關(guān)鍵部件在事故工況和長(zhǎng)期腐蝕環(huán)境下的安全性和可靠性，不僅可用于核電材料離子輻照后熱物性的測(cè)試，對(duì)指導(dǎo)太陽(yáng)能光熱發(fā)電領(lǐng)域集熱管熱膨脹系數(shù)和微區(qū)熱導(dǎo)率測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的制定及電力行業(yè)的發(fā)展提供了具有價(jià)值的創(chuàng)新成果和技術(shù)支撐。

項(xiàng)目主要負(fù)責(zé)人接受現(xiàn)場(chǎng)答辯

成果簡(jiǎn)介

本研究針對(duì)能源電力關(guān)鍵部件的運(yùn)行環(huán)境和面臨的腐蝕氧化等問(wèn)題，采用表面防護(hù)層技術(shù)提高壓水堆鋯合金燃料包殼的耐腐蝕和抗氧化性能；形成的測(cè)試數(shù)據(jù)應(yīng)用于搭建的核能材料數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)積累上具有一定的深度和先進(jìn)性，實(shí)現(xiàn)了核能材料數(shù)據(jù)庫(kù)的更新及可持續(xù)發(fā)展；掌握的熱物理性能測(cè)試裝置技術(shù)解決了材料微區(qū)熱導(dǎo)率直接測(cè)試的難題。

獲獎(jiǎng)證書(shū)

成果創(chuàng)新點(diǎn)

1. 開(kāi)發(fā)了國(guó)內(nèi)首個(gè)利用PVD技術(shù)對(duì)鋯合金包殼管表面涂層以及采用電化學(xué)進(jìn)行內(nèi)表面涂層的技術(shù)及裝置，掌握了管狀結(jié)構(gòu)材料的涂層制備，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的燃料包殼表面改性技術(shù)；

2. 通過(guò)過(guò)渡層和組分的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了涂層結(jié)合力和質(zhì)量的控制；

3. 開(kāi)發(fā)了國(guó)內(nèi)首個(gè)針對(duì)薄壁小管涂層樣品熱物性測(cè)量技術(shù)；

4. 國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)電化學(xué)法在鎳基合金上致密防護(hù)層的制備，從鎳基鹽一步獲得具有良好性能的純鎳；

5. 自主研發(fā)了旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極技術(shù)，滿足了平板樣品的制備，同時(shí)保證了鎳基合金管內(nèi)外壁防護(hù)層的致密性、完整性和均勻性；

6. 采用導(dǎo)流技術(shù)在管狀部件內(nèi)壁獲得純鎳防護(hù)層，在700℃高溫液態(tài)氟鹽且400小時(shí)以上的環(huán)境中未發(fā)現(xiàn)腐蝕。該成果具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，成果達(dá)到國(guó)際先進(jìn)和國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和應(yīng)用推廣前景。

應(yīng)用領(lǐng)域

本項(xiàng)目產(chǎn)生的成果在實(shí)驗(yàn)室階段已經(jīng)成熟，未來(lái)在石油、化工、風(fēng)電、火電和太陽(yáng)能等行業(yè)領(lǐng)域管道、異形部件等特殊及常規(guī)部件的表面防護(hù)進(jìn)行技術(shù)移植或技術(shù)參考。例如，石油化工領(lǐng)域關(guān)鍵傳輸管道內(nèi)壁防腐；二、三、四代反應(yīng)堆回路管和傳熱管等部件的管道防腐以及極端環(huán)境下的防腐；火電煙囪防腐、風(fēng)電塔筒、葉片的防腐，太陽(yáng)能光熱傳輸管的內(nèi)壁腐蝕防護(hù)等。

推廣應(yīng)用效果

項(xiàng)目建立的涂層制備裝置技術(shù)和熱物性測(cè)量新技術(shù)得到了行業(yè)專家的認(rèn)可，并于2021年通過(guò)了CNAS認(rèn)證，具備出具第三方認(rèn)證測(cè)試報(bào)告的測(cè)試能力，并已開(kāi)始實(shí)驗(yàn)室規(guī)模鎳基合金和不銹鋼等材料及部件防腐。該技術(shù)成果吸引了國(guó)核鈾業(yè)、國(guó)家電投重燃公司、西北工業(yè)大學(xué)等多家用戶的關(guān)注，未來(lái)可以在對(duì)環(huán)境要求苛刻的能源領(lǐng)域的管材及大型部件的腐蝕與防護(hù)中應(yīng)用。

圖1 鋯合金包殼管內(nèi)、外壁涂層制備設(shè)備及部分樣品圖

圖2 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖 

圖3 電化學(xué)鍍鎳樣品圖