2014年11月，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)的《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)》（2014年~2020年）明確提出了到2020年，中國(guó)核電裝機(jī)容量要達(dá)到5800×104kW，在建3000×104kW以上的目標(biāo)。據(jù)媒體報(bào)道，我國(guó)國(guó)家核電公司副總經(jīng)理鄭明光曾對(duì)外表示，我國(guó)在建與擬建超過60座核電站，在建的有30座，2019年后的5年內(nèi)將興建更多座，超過世界上任何一個(gè)國(guó)家。

　　核電是當(dāng)今三大電之一，與火電、水電并列。近些年來，我國(guó)核電“走出去”步伐明顯加快，尤其是與“一帶一路”相關(guān)國(guó)家和地區(qū)的合作方面十分順利。早在上世紀(jì)90年代，我國(guó)核電就已開始走向世界，截至目前，中核集團(tuán)已向巴基斯坦出口建設(shè)4臺(tái)30×104kW級(jí)核電機(jī)組、2臺(tái)百萬kW級(jí)核電機(jī)組，在巴基斯坦合作建設(shè)的核電項(xiàng)目總裝機(jī)容量已達(dá)463×104kW，在運(yùn)裝機(jī)容量超過130×104kW。同時(shí)，我國(guó)與阿根廷、沙特阿拉伯、美國(guó)等國(guó)在核合作方面也取得長(zhǎng)足進(jìn)展。

　　據(jù)有關(guān)報(bào)道，至2018年2月全球有72個(gè)國(guó)家已經(jīng)或正在計(jì)劃發(fā)展核電，其中“一帶一路”相關(guān)國(guó)家占大多數(shù)。據(jù)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，2030年前，全世界將新建機(jī)組300臺(tái)，其中80%左右落戶“一帶一路”相關(guān)國(guó)家。中國(guó)中核集團(tuán)完整的核工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈在推動(dòng)著“一帶一路”的建設(shè)滾滾向前，市場(chǎng)容量可達(dá)1000萬億美元。

　　核電站用些什么鋁材

　　不管核電站用的是什么堆型（沸水堆、壓水堆、氣冷堆和快中子堆）都要用一定量的鋁及鋁合金材料。在核工業(yè)中，鋁材主要用做中、低溫堆燃料元件的包殼、工藝管、輔肋管道等，工業(yè)純鋁在溫度為100℃~130℃的水冷反應(yīng)堆中得到廣泛的應(yīng)用。

　　堆用鋁材的要求

　　堆用鋁材除應(yīng)具有常規(guī)的優(yōu)良性能外，還應(yīng)有小的熱中子吸收截面，鋁的為0.22×-24cn2，僅比Be、Mg、Zr的大，而比其他金屬的小得多；輻照感應(yīng)放射能衰減快，高純鋁在停止輻照后的7天內(nèi)就急劇下降；反應(yīng)堆壁的濺蝕小；在175℃以下鋁耐輻照，產(chǎn)生的空穴率小。

　　在反應(yīng)堆中，作為熱交換介質(zhì)的水所引起的腐蝕比熱電站中的嚴(yán)重得多。通常，鋁材在50℃以下的水中發(fā)生點(diǎn)蝕，在50℃~250℃水中以均勻?yàn)橹鳎凇?00℃水中則發(fā)生晶間腐蝕。因此，堆用鋁合金應(yīng)有高的純度，嚴(yán)格控制水的純度，是防止點(diǎn)蝕的有效措施；此外，對(duì)鋁材進(jìn)行陽極氧化處理也是提高抗蝕性的好辦法，但僅在<100℃水中才有高的抗蝕能力。

　　作為包殼材料的8001合金和工藝管的6063型合金，在加工、運(yùn)輸、安裝過程中，其表面都不可避免地會(huì)產(chǎn)生種種局部損傷，如劃痕、碰傷、氧化膜缺陷等，這將使它們加速腐蝕。但是，只要損傷深度≤0.3mm，就不會(huì)引起異常的加速腐蝕。同時(shí)，鋁在低溫水堆的特定條件下可安全使用。我國(guó)有些工廠在生產(chǎn)6063型合金工藝管時(shí)，在陽極氧化后套上白布袋，并以專用車廂運(yùn)抵用戶，以防損傷。

　　在中溫水中，鋁以均勻腐蝕為主。因此，水中的離子對(duì)其腐蝕影響不像低溫時(shí)那么顯著與敏感，而合金成分、晶粒大小與組織狀態(tài)卻起著相當(dāng)大的作用。在Al-Mg-Si系的6063型合金中不宜有過剩硅，Si與Mg應(yīng)全部形成Mg2Si，即Mg/Si含量=1.736463合金即是一種這樣的合金。向合金中加入等量的鐵與鎳（0.3%～0.4%）可形成Al9FeNi相，可提高合金的抗蝕性。

　　在高于130℃的動(dòng)水中，陽極氧化膜易脫落，不耐腐蝕，但預(yù)生氧化膜（材料使用前，將其置于一定溫度高純水中一定時(shí)間所形成的氧化膜）可提高合金抗中、高溫動(dòng)水腐蝕能力。

　　對(duì)堆用鋁材危害最大的晶間腐蝕，是由晶界與晶粒基體間的電位差引起的。因此，凡是能降低這種電位差的措施，都能提高合金將晶間腐蝕的能力，向鋁合金添加一定量的鐵與鎳可形成氫超電壓較低的陰極相Al3Fe、Al3Ni、Al9FeNi等，提高抗晶體腐蝕的能力，這就是中、高溫堆用鋁材都含有鐵與鎳的緣故；向A-Mg-Si系合金中添加少量銅，也能提高合金抗晶間腐蝕能力。

　　合金晶粒越細(xì)，抗晶間腐蝕能力也越強(qiáng)。熱處理工藝也對(duì)合金晶間腐蝕有明顯影響。高溫退火往往使呈陰極的第二相沿晶界沉淀與使晶粒長(zhǎng)大，增大合金晶間腐蝕敏感性。

　　微量元素對(duì)堆用鋁合金性能的影響

　　眾所周知，晶粒越細(xì)，組織越均勻，抗腐蝕性也越高，所以往往向鋁合金中添加微量晶粒細(xì)化劑，但是對(duì)堆用鋁合金應(yīng)考慮微量元素的熱中子吸收截面。例如天然硼的熱中子吸收截面55X10-24cm2，而B10的竟高達(dá) 3800x10-24cm2,所以硼及其合金是很好的屏蔽材料與控制材料，但對(duì)非屏蔽材料來說，卻是一個(gè)有害的元素，例如作為堆用材料的8001合金的含硼量應(yīng)≤0.001%。鋯的熱中子吸收截面相當(dāng)小，只有0.18X10-24cm2，Ti的為5.6x10-24cm2，可作為堆用材料的微量添加元素。

　　堆用鋁合金

　　反應(yīng)堆鋁材有兩種，溫度≤130℃的低溫堆用元件包殼及結(jié)構(gòu)材料，主要用的是工業(yè)純鋁與Al-Mg-Si系合金，使用溫度≤400℃的中溫堆用材料主要是8001合金，它是一種非常用的Al-Mg-Ni系合金，是1999年在美國(guó)鋁業(yè)協(xié)會(huì)注冊(cè)的美國(guó)合金，其成分（質(zhì)量%）：0.17Si，（0.45~0.7）Fe，0.15Cu，（0.9~1.3）Ni，0.05Zn，0.001B，0.008Li，0.003Cd，0.001Co，其他雜質(zhì)單個(gè)0.05、合計(jì)0.15，其余為Al；還可以用Al-Si-Ni系合金。在美國(guó)還廣泛采用1100合金作包殼材料，它的成分（質(zhì)量%）：（0.05~0.20）Cu,0.05Mn,0.10Zn,0.95(Fe+Si),其他雜質(zhì)單個(gè)0.05、合計(jì)0.15，Al≥99.00。

　　在工作溫度≤400℃的中溫堆中，我國(guó)用含7%Si及0.65%Ni的合金作包殼材料，它的熱中心吸收截面小，對(duì)中、高溫水有高的抗蝕性，有相當(dāng)高的室溫及高溫力學(xué)性能，加工性能好，用作管元件及板元件的包殼材料。

　　國(guó)外有采用（9%~12%）Si、（1%~1.5%）Ni的合金與11%Si、1.0%Ni、0.5%Fe、0.8%Mg、0.1%Ti的Al-Mg-Ni合金作元件包殼材料的，它們?cè)诟邷厮杏辛己玫目垢g性能，后一個(gè)合金在260℃~300℃水中的耐腐蝕性能比8001合金的還高。

　　此外，在某些特殊情況下，如果作為屏蔽材料的混凝土的質(zhì)量與體積不能滿足要求或不便使用時(shí)，則除水以外。還可用一種名為波拉爾（Boral）的鋁板作為屏蔽材料，它是一種含有碳化硼的鋁合金，熱軋Boral板時(shí)，在其表面包覆一層1100工藝純鋁。Boral一詞就是2（boron）和鋁（alminium)的復(fù)合詞。

　　1965年，現(xiàn)名東北輕合金有限責(zé)任公司的二期建設(shè)項(xiàng)目工藝管車間交付生產(chǎn)，開創(chuàng)了我國(guó)可生產(chǎn)核工業(yè)鋁材的先河，至1983年共生產(chǎn)53306根（352t）反應(yīng)堆工藝管。工藝管是用擠壓管坯冷軋的，外徑43mm，內(nèi)徑41mm，管的內(nèi)外都經(jīng)過陽極氧化處理。

　　熱核聚變反應(yīng)堆鋁材唱主角

　　核聚變反應(yīng)堆是將氘（D）和氚（T）產(chǎn)生的高溫等離子體封閉起來，進(jìn)行核聚變反應(yīng)，形成較重的氕的過程，正好與前面介紹的核裂變反應(yīng)堆相反。核聚變反應(yīng)堆應(yīng)該用感應(yīng)放射能衰減快的、停堆后短時(shí)間人可以接近的、殘留放射能少的材料制成，鋁材正是這樣一種較為理想的材料。美國(guó)從1997年起斥資235億美元建造的“人造太陽”的美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置（NIF）的130t重目標(biāo)靶室就是用厚達(dá)250mm的鋁合金5083板制造的。2010年11月2日，進(jìn)行了首次點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)，用192束激光束一齊瞄準(zhǔn)一顆只用花生粒大小卻含有氘和氚氣體的小球體，它們立馬發(fā)生聚變，釋放出1.3MJ能量，其核心最高溫度600萬°F，為人類利用清潔的綠色聚變核能打開了新大門。

　　現(xiàn)在，除美國(guó)外，我國(guó)和俄羅斯也在大力開發(fā)核聚變反應(yīng)堆。建造聚變用的材料除要求感應(yīng)放射能小外，在120℃時(shí)還應(yīng)有相當(dāng)高的強(qiáng)度；由于磁場(chǎng)大，會(huì)產(chǎn)生渦流，鋁合金的電阻應(yīng)大；還應(yīng)有良好的成形加工性能、真空性能與導(dǎo)熱性。

　　殘余感應(yīng)放射能低的材料是C、Sic、純鋁，但C、Sic的成形性能低，加工大的結(jié)構(gòu)困難，所以現(xiàn)在日本的R計(jì)劃、國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)的INTOR和美國(guó)的STARFIRE核聚變反應(yīng)堆都把鋁合金作為開發(fā)的首選材料。

　　在元素周期表中，對(duì)14.1MeV中子引起的感應(yīng)放射能低的元素只有Li、Be、C、Mg、AI、Si、V、Pb、Bi等。因此，熱核聚變反應(yīng)堆鋁合金的研發(fā)對(duì)象無疑是以高純鋁為基的Al-Mg-Si系、Al-Mg系、Al-Si系、Al-V系、Al-V-Si系、Al-Mg-V系、Al-Mg-Li系及燒結(jié)鋁合金（SAP）。對(duì)這類材料應(yīng)嚴(yán)格控制鋁合金的常用合金化元素Fe、Cu、Cr等的含量。

　　目前，我國(guó)已成為全世界核電站建設(shè)與核電技術(shù)的引領(lǐng)者，中核集團(tuán)正在開展華龍一號(hào)、玲瓏一號(hào)等有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的多種先進(jìn)反應(yīng)堆建設(shè)。中核集團(tuán)在役核電機(jī)組18臺(tái)，在建的8臺(tái)，年度發(fā)電量已破千億kWh，負(fù)荷因子、能力因子等運(yùn)行指標(biāo)已連續(xù)5年穩(wěn)居世界先進(jìn)水平。

　　中核集團(tuán)自主研發(fā)的“燕龍”泳池式低溫供熱堆，可為北方城市提供安全經(jīng)濟(jì)、綠色環(huán)保的供暖系統(tǒng)，一座400MW的“燕龍”低溫供熱堆，供暖建設(shè)面積可達(dá)約20000km2，相當(dāng)于20萬戶三居室，可為東北地區(qū)供暖，為打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)作出大貢獻(xiàn)。

　　和水電一樣，核電建設(shè)成本很高，建設(shè)周期也很長(zhǎng)，但是運(yùn)營(yíng)成本甚低，綠色、環(huán)保、高效、低運(yùn)營(yíng)成本的核電定是我國(guó)能源重點(diǎn)發(fā)展方向之一。不過，現(xiàn)在核電在我國(guó)建設(shè)占的比例還很低，僅有2%多一點(diǎn)，即使到2030年可能也不會(huì)超過4%，比風(fēng)電和光伏的還少，還沒有發(fā)揮出太大的作用，但前景十分廣闊。