Атомная промышленность

Проекты

Звоните / пишите на WhatsApp в любое время

Сосуды под давлением в атомной промышленности

Немногие промышленные активы имеют столь высокие ставки и столь пристальное внимание общественности, как сосуды высокого давления, используемые в гражданском ядерном секторе. ограничить поток нейтронов, остаточное тепло и радиоактивные вещества Защищая персонал и окружающую среду от аварий, которые могут произойти через поколения. Совершенство в судостроении позволяет:

Непрерывная базовая мощность – ≥ 90 коэффициентов использования мощности % в течение 18–24-месячных топливных циклов.
Регулятивная надежность – соответствие 10 CFR 50/52, IAEA SSR-2/1 и целевым показателям WANO.
Пожизненная ценность – проектный срок службы 40 → 80 лет за счет систематических программ управления старением.
Актуальность энергетического перехода – малые модульные реакторы (SMR) и современные установки четвертого поколения, которые декарбонизируют сети и системы технологического тепла.

После прочтения этого сборника вы получите полную картину того, как наука о сосудах высокого давления, их производство, инспекции и цифровые инновации лежат в основе ядерной безопасности, рентабельности и общественного доверия.

От начального этапа производства чугуна до последующей переработки и очистки выбросов сосуды под давлением служат критически важные компонентыОни обеспечивают безопасное хранение газа, точный металлургический контроль, соблюдение экологических норм и повышение энергоэффективности — функции, необходимые как для традиционных, так и для современных процессов производства низкоуглеродистой стали.

Проектные кейсы

Пароводяные сепараторы-пароперегреватели для вспомогательных систем атомной энергетики

Клиент	Название оборудования	Спецификация	Вес/Материал
Harbin Turbine Auxiliary Engineering Co., Ltd. (Китай)	Пароводяной сепаратор-пароперегреватель	2 единицы	Отрасль: Атомная энергетика – Оборудование паровых систем

Архитектура завода и профиль миссии судна

Атомная электростанция представляет собой тесно связанную экосистему ядерный остров, обычный остров и баланс завода Функции. Сопоставление этих областей в первую очередь предотвращает принятие разрозненных решений и привязывает характеристики судна к реальным рискам.

Домен растений	Репрезентативные системы	Доминирующие опасности	Основные обязанности судна
Ядерный остров	Система охлаждения реактора (СОР)	15–17 МПа, 330 °С, нейтронное облучение	Удерживание реакции, герметизация, теплообмен
Системы безопасности	ECCS, сдерживающий спрей	Гидравлический удар, быстрые переходные процессы	Аккумуляторы, инжекторные баки
Обычный остров	Пароводяной цикл	Эрозия–коррозия, термическая усталость	Влагоотделители, подогреватели питательной воды
Радиоактивные отходы и топливо	Бассейн выдержки отработанного топлива, контейнеры	Тепловыделение, мощность дозы	Канистры для хранения, сосуды HIC

Эта карта верхнего уровня объясняет, почему ни один процесс сварки, сплав или метод неразрушающего контроля не может охватить все подсистемы; вместо этого каждая функция безопасности определяет индивидуальную частоту металлургии, контроля качества и проверок.

Матрица класса реактора и корпуса

Сопоставление типов реакторов с параметрами огибающей позволяет коммунальным предприятиям одновременно оценивать капитальные затраты, риск изготовления и запас по хрупкости.

Класс реактора	Расчетное давление корпуса реактора (КР)	Рабочая температура (°C)	Флюенс нейтронов (н/см², E>1 МэВ)	Типичный материал корпуса
PWR (Gen-II/III)	15,5–17,2 МПа	290–330	3 × 10¹⁹	SA-508 Gr.3 Cl.1/2 низколегированная сталь
БВР	7–8 МПа	275–290	4 × 10¹⁹	SA-533 Gr.B Cl.1
ВВЭР-1000/1200	16–17 МПа	300–320	3 × 10¹⁹	15Х2МФА (Cr-Mo-Mn)
HTGR / FHR	7–9 МПа (гелий)	550–750	1 × 10¹⁸	9Cr-1Mo-V или сплав 800H
SMR (iPWR)	15–17 МПа	300–325	2 × 10¹⁹	Цельная поковка SA-508

Прозрачность оболочки количественно определяет риск охрупчивания в зависимости от диаметра поковки, направляя программы лицензиатов по надзору за капсулами и будущие повышения производительности.

Функциональная классификация – Шесть ядерных столпов

Функция	Инженерная цель	Особенности дизайна Hallmark	Примеры судов
Сдерживание реакции	Ограничение деления, теплоносителя и реактивности	Толстостенные моноблочные поковки, наплавка, РТ-монтажные сопла	RPV, интегрированное малоразмерное морское судно
Первичный теплообмен	Передача тепла активной зоны на вторичную сторону	U-образная трубчатая, спиральная или пластинчатая конструкция	Парогенератор, IHX
Контроль давления	Управление переходными процессами и всплесками ΔP	Распылительные форсунки, нагреватели, линия сброса давления	Компенсатор давления
Безопасная инъекция / Инвентарь	Предоставлять борированную воду по требованию	Разрывные мембраны, быстрооткрывающиеся клапаны	аккумулятор САОЗ
Кондиционирование радиоактивных отходов	Уплотнить или изолировать радиоизотопы	Экранированные лайнеры, дистанционное управление	Резервуар для хранения, канистра VHLW
Хранение и транспортировка топлива	Отвод и экранирование тепла распада	Двойные стенки, заполнение гелием	Сухой контейнер, облицовка бассейна выдержки отработанного топлива

Приводит область применения эксплуатационного контроля (ISI) ASME XI и логику ранжирования рисков в соответствие с фактической значимостью безопасности, а не только с толщиной стенки.

Пакеты сосудов, специфичные для конкретной системы

1. Первый контур реактора с водой под давлением (PWR)

Система охлаждения работает при давлении около 17 МПа; любая потеря охлаждающей жидкости должна быть ограничена подпиткой САОР в течение 30 минут.
Непрерывность ковки и квалификация наплавки определяют сроки выполнения поставок (> 36 месяцев).

Судно	Долг	Основные моменты дизайна	Критический контроль качества
Корпус реактора под давлением	Сердцевина дома, ограничение утечек	Стена 250–300 мм, облицовка SS308/309	100 % RT, UT, наблюдение по Шарпи
Парогенератор	Первично-вторичное тепло	U-образные трубы из сплава 690, антивибрационные стержни	Труба → испытание на герметичность трубной доски, вихретоковый метод
Компенсатор давления	Контроль давления впрыска и распыления	22 мм стенка, гильзы нагревателя на никелевой основе	Полный анализ PWHT, 10-CFR-50 App G
Аккумулятор ECCS	Пассивная инъекция	55 м³, азотная подушка	1,5 × МДРД гидро, УЗК сварных швов оболочки

Замена труб SG из сплава 600 на трубки из сплава 690 TT снизила вероятность протечки из первичного контура во вторичный на 90 % за 40 лет — экономия OPEX превышает капитальные затраты на замену трубок.

2. Паровая силовая установка реактора с кипящей водой (BWR)

Корпуса реакторов BWR оснащены встроенной системой разделения пара; внутренние компоненты (кожух, струйные насосы) получают тот же поток пара, что и стенка корпуса.
Бассейны подавления (торовые) обеспечивают быстрое подавление давления во время переходных процессов.

Судно	Долг	Расчетное давление	Материал	Специальное примечание
ДПЛА	Сердечник и паровой сепаратор	7,2 МПа	SA-533 Gr.B Cl.1	Большие кольцевые сварные швы
Сепаратор-подогреватель влаги	Сухой и подогретый пар	7 МПа	TP304L	Двойная конструкция корпуса
Бассейн подавления (Торус)	Конденсатный пар	0,5 МПа	Углеродистая сталь, эпоксидная смола	Монитор динамической нагрузки
Фильтр-деминерализатор RWCU	Радиационная химическая очистка	1 МПа	316L	Внутренний сосуд со слоем смолы

Установка системы мониторинга уровня и температуры тора в режиме реального времени снизила неопределенность реакции на LOCA на 40 % в моделях PRA, увеличив запас частоты повреждения активной зоны.

3. Малые модульные и усовершенствованные реакторы

Интегрированные реакторы PWR SMR включают в себя сердечник, регулирующие стержни, парогенераторы и компенсатор давления в одном корпусе. транспортабельное судно.
В быстрых реакторах с натриевым теплоносителем (SFR) используется первичный натрий низкого давления; сопротивление ползучести корпуса при температуре 550 °C становится определяющим фактором.

Тип реактора	Первичный сосуд	Охлаждающая жидкость	Номинальный размер судна	Материал
iPWR SMR	Интегральный корпус КР	H₂O, 15 МПа	Ø 3,5 м × 20 м	Ковка СА-508
СФР (ПРИЗМА)	Корпус реактора	Na, 0,5 МПа	Ø 11 м × 18 м	316H / 9Cr-1Mo-V
Реактор на расплавленной соли	Реактор и насос	LiF-BeF₂, атм	Ø 6 м × 10 м	Сплав N / Хастеллой N
HTGR Галечная кровать	Сосуд под давлением	Он, 8 МПа	Ø 8 м × 30 м	SA-508 Cl.3 + лайнер 9Cr

Корпуса SMR заводской сборки сокращают количество сварных швов на месте на 95 %, сокращая сроки строительства критически важных объектов на срок до 24 месяцев.

4. Топливный цикл и управление радиоактивными отходами

Постреабилитационное обращение на протяжении столетий определяет управление мощностью дозы и тепловой нагрузкой.
Контейнеры и канистры для остеклованных отходов должны выдерживать внутреннее выделение гелия, водородную коррозию и сейсмические нагрузки.

Судно	Функция	Дизайн жизни	Строительство	Регулирующий драйвер
Подкладка бассейна выдержки отработанного топлива	Отвод тепла распада	60+ лет	6 мм пластины 304L	NRC 10 CFR 50.63
Бочка для сухого хранения	Транспортировка и хранение	40 → 100 лет	Бетон толщиной 42 дюйма / канистра 304 л	НУРЕГ-1536
Контейнер для остеклованных отходов	Иммобилизовать ВАО	300 лет	C-сталь + футеровка 316L	МАГАТЭ GSG-1
Резервуар для сбора смолы	Содержат радиоактивные смолы	30 лет	Экранированная углеродистая сталь	ASME III NB-3000

Переход на контейнеры двойного назначения (хранение и транспортировка) экономит коммунальные услуги на сумму ≈ $1 млн долл. США на контейнер из 24 сборок по сравнению с альтернативными вариантами, выполняющими одну функцию.

Материалы, изготовление и снижение хрупкости

Атомные суда требуют вязкость разрушения при отрицательных температурах — после десятилетий нейтронного охрупчивания— плюс сопротивление коррозии, ползучести и термической усталости.

Испытание	Материал/Техника	Обоснование
Нейтронное охрупчивание	SA-508 Гр.3/4Н мас.1ТП3Т Ni ↓, Cu ≤ 0,06 1ТП3Т	Сплавы с низким содержанием меди замедляют сдвиг ΔRT_NDT
Коррозионное растрескивание под напряжением	Сплав 690 ТТ, 316NG	Термически обработанные никелевые сплавы устойчивы к PWSCC
Высокотемпературная ползучесть (SFR)	Модифицированный 9Cr-1Mo-V	Срок службы до разрушения ≥ 200 000 ч при 550 °C
Коррозия расплавленными солями	Хастеллой N, сплав 617	Сплавы Ni с высоким содержанием хрома образуют защитную пленку
Целостность большой ковки	Уточнение ESR + VAR	Устранить сегрегацию и включения по центральной линии

Выбор материала подтверждается капсулы наблюдения, испытания падающим грузом и анализ мастер-кривой, что позволяет повысить номинальные характеристики и продлить срок службы до 80 лет без модернизации с утолщением стенок.

Коды, стандарты и матрица лицензирования

Кодекс/Стандарт	Объем	Типичное применение	Требование подписи
ASME Раздел III	Проектирование/Производство (класс 1–3)	Легководные реакторы США	N-Stamp, программа контроля качества владельца
RCC-M / RCC-MRx	Французский PWR, SFR, ITER	ЭПР, АСТРИД, ДЕМО	классификация ESPN
JSME S NC1/2	японские растения	ABWR, HTTR	Одобрение МИТИ
CSA N285	Канадский PHWR (CANDU)	ДПЛА, Каландрия	лицензия CNSC
Руководства по безопасности МАГАТЭ	Гармонизация	Новые участники ядерной энергетики	Условия расширения проекта

Раннее согласование кодов позволило избежать трехлетней задержки и перепроектирования US $150 M в экспортном проекте AP-1000 — наглядный урок предварительной проверки.

Инспекция, межведомственная разведка и надзор

Активность	Интервал	Техника	Повреждения зафиксированы
Корпус КР Shell UT	Каждая заправка	Автоматизированная фазированная решетка	Рост дефектов, ламинарные трещины
Парогенератор ЭКТ	100 пробирок % / 24 мес.	Бобина + массив ECT	PWSCC, вмятины
Рукав нагревателя компенсатора давления UT	10 лет	Окружной UT	Потери внутреннего диаметра
Испытание капсулы Шарпи	Конец цикла	CVN и Master-curve	сдвиг ΔT_41J
Акустическая эмиссия	Непрерывный	Волоконно-оптический АЭ	Утечка до начала разрыва

Данные ISI поступают в Вероятностная механика разрушения (PFM) Модели, лежащие в основе 10 CFR 50 App H и ASME XI, поддерживающие снижение роялти с учетом рисков.

Управление старением и продление жизни

Тренд	Описание	Ценностное предложение
Цифровые двойники	Физические модели судов в реальном времени	5 % Сокращение расходов на эксплуатацию и техническое обслуживание
Лазерное спекание порошка	Аддитивные детали, пригодные для использования в атомной промышленности	Ремонт невозможных геометрий
Внутрисудовая робототехника	Радиационно-стойкая ультразвуковая дефектоскопия и шлифовка	60 сэкономлено времени простоя %
Аварийно-устойчивая облицовка SiC-SiC	↑ температура на выходе из сердечника	10 % повышение тепловой эффективности
Высокоэнтропийные сплавы	Ультранизкое набухание	Готовность к быстрому потоку Gen-IV

Внедрение хотя бы двух из этих инноваций может сэкономить 2–3 $/МВт·ч от LCOE, одновременно укрепляя доверие общественности.

Новые технологии и будущие горизонты

Продление срока эксплуатации с 40 до 60, а затем и до 80 лет требует комплексного портфолио AMP — защита от термической усталости, коррозионного растрескивания под воздействием облучения, коррозии и старения бетона.

Заводы, внедряющие онлайн-мониторы хрупкости, модернизацию труб из сплава 690 и выборочные наплавки на втулки, обеспечивают продление лицензии < 2 % снижение мощности— эталон для положительного с точки зрения наличности продления жизни.

Интегрированный синтез рисков и возможностей

Плотность риска – Быстрофлюсовая сварка + сварка с высоким содержанием никеля = наивысший приоритет ISI.
Сочетание капитальных и эксплуатационных расходов – Сплав 690 TT может стоить +30 % авансом, но фактически исключает необходимость замены трубки СГ.
Рыночный притяжение – Поставщики SMR вознаграждают поставщиков, которые поставляют готовые к цифровым технологиям поковки со встроенными датчиками.

Сосуды под давлением - это верховные хранители тепла деления, первичного теплоносителя и радиационного инвентаря. Требования к мастерству:

Научно обоснованный дизайн настроен на флюенс нейтронов, переходные процессы и огибающие DBA/DEC.
Предиктивная металлургия баланс между первоначальной стоимостью и долгосрочной хрупкостью и ползучестью.
Управление жизненным циклом основанный на данных, цифровых двойниках и ISI с учетом рисков.

Предприятия коммунального обслуживания, применяющие эти принципы, последовательно достигают:

Коэффициент мощности ≥ 90 %
≤ 1 вынужденного отключения / 18-месячный цикл
Показатели INPO/WANO верхнего квартиля

Партнер по совершенству атомных судов

В Weihai Shidao Heavy Industry Co., Ltd. , Независимо от того, являетесь ли вы создание первых в своем роде судов SMR, повышение мощности Gen-II PWR, или проектирование парка временного хранения радиоактивных отходов, мы доставляем Решения для сосудов высокого давления, соответствующие стандартам ASME III, RCC-M и МАГАТЭ в соответствии с вашим нейтронным спектром, химией теплоносителя и путем лицензирования.

📩 Свяжитесь с нами сегодня для получения полных проектных досье, квалификации сварочных процедур или ускоренных графиков расценок.
Давайте обеспечим ядерное будущее — судно за судном.

Почему выбирают нас?

Сертифицированная безопасность, надежное качество, индивидуально спроектированные сосуды под давлением.

Маркировка ASME U, U2 и S.
Оборудование, работающее под давлением, соответствующее PED.
Сертификаты ISO 9001, 14001, 18001.
Лицензии на проектирование и изготовление сосудов высокого давления А1, А2, А3.
Лицензии на сертифицированные компоненты котлов класса А.
Квалификация монтажа напорных трубопроводов GC2.