核電站安全的基本目標(biāo)是，確保公眾和廠區(qū)工作人員在所有運(yùn)行工況下受到的輻射照射保持在適當(dāng)?shù)囊?guī)定限值之內(nèi)；在事故工況下受到的輻射保持在可接受的限值之內(nèi)；同時(shí)，確保在事故工況期間和之后的任何釋放不超過可接受的限值。為此，核電站設(shè)計(jì)中設(shè)置了四道反應(yīng)堆安全屏障。

第一道屏障——核燃料芯塊?，F(xiàn)代反應(yīng)堆廣泛采用耐高溫、耐輻射和耐腐蝕的二氧化鈾陶瓷核燃料。

第二道屏障——鋯合金包殼管。二氧化鈾陶瓷芯塊被裝入包殼管，疊成柱體，組成了燃料棒。

圖1 壓水堆核燃料組件

第三道屏障——壓力容器和封閉的一回路系統(tǒng)。

圖2 AP1000第三道防御屏障

第四道屏障——安全殼。安全殼，俗稱“核反應(yīng)堆廠房”，一般是壁厚近1米的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)表面加有不銹鋼內(nèi)襯以確保良好的密封性，防止放射性泄漏。

對于AP1000核電站，反應(yīng)堆廠房采用雙層殼體結(jié)構(gòu)，內(nèi)層為鋼制安全殼，外層為混凝土結(jié)構(gòu)的屏蔽廠房。

圖3 第四道防御屏障

核電站安全殼是核反應(yīng)堆的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，它是阻止放射性物質(zhì)向環(huán)境逸散的最后一道屏障，它一般采用雙層殼體結(jié)構(gòu)，對放射性物質(zhì)有很強(qiáng)的防護(hù)作用，萬一反應(yīng)堆發(fā)生嚴(yán)重事故，放射性物質(zhì)從堆內(nèi)漏出，由于有安全殼廠房的屏障，對廠房外的環(huán)境和人員的影響也微乎其微。

安全殼外層用鋼

安全殼的外層是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚度900mm，能抗拒飛機(jī)俯沖撞擊、常規(guī)爆炸物的破壞、臺(tái)風(fēng)、海嘯、地震，內(nèi)部爆炸沖擊等，現(xiàn)在國內(nèi)設(shè)計(jì)的核電安全殼其主要用鋼為普通的建筑用三級以上螺紋鋼。

圖4 “華龍一號”福清核電站安全殼鋼筋混凝土層用鋼筋

安全殼內(nèi)層用鋼

安全殼的內(nèi)層稱為鋼襯里，當(dāng)前，對于鋼襯里的重要作用和結(jié)構(gòu)形式人類的認(rèn)識也是逐漸深入，核電站安全殼鋼襯里已簡單退化成核電站安全殼密封性能的需求，不再充當(dāng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度需要，但是對于殼體混凝土裂縫開展隱患起到有利的降低作用。作為鋼襯里密封板既充當(dāng)密封性能作用，又降低了混凝土的收縮和徐變、減少了混凝土開裂風(fēng)險(xiǎn)。

圖5 “華龍一號”福清核電站鋼襯里外側(cè)施工圖貌

圖6 “華龍一號”福清核電站鋼襯里內(nèi)側(cè)施工圖貌

鋼襯里的主體是用厚度8mm以上的鋼板焊接而成的罐體結(jié)構(gòu)，主要用鋼牌號有20HR、20HR-B兩個(gè)，其牌號化學(xué)成分表如下：

20HR、20HR-B牌號力學(xué)性能如下：

另外，其還需要滿足300℃的高溫力學(xué)性能。

同時(shí)，對焊接性能也有一定要求。

20HR牌號的起源

20HR牌號，其20是指C名義含量為0.20，H是核電，R為壓力容器（）。其早期是由老國標(biāo)鍋爐鋼20g牌號演變而來。而我國核電技術(shù)起初是從法國引進(jìn)，與法國牌號A42近似。20HR牌號首用與我國秦山核電站二期的鋼襯里。