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专题报告

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AI引领核能新时代,复合材料迎来发展新机遇(下)

纳米孔绝热材料

其特性在于孔径尺寸的精确调控,孔径尺寸小于气体分子热运动的平均自由程,形成一种具有立体三维网络结构的纳米级孔隙。该类材料的体积密度较低,一般不超过300 kg/m³。同时,它们展现出较高的孔隙率,孔径尺寸均小于100纳米,满足纳米材料的标准。值得注意的是,其中超过80%的孔径小于50纳米。此外,这些材料还具备较高的比表面积,通常介于50至1000 m²/g之间。
优势
Ø保温隔热导热系数仅为传统材料的1/3~1//5,隔热能力是传统保温材料的2~8倍,有效降低热损失
Ø持久耐热气凝胶独有的空间网状结构,使其比传统的保温材料在高温环境下性能稳定,耐高温性能好
Ø防火防水气凝胶可达国家建筑材料A级阻燃标准,憎水率可达到99%以上,可以避免材料因进水而引起的沉降失效
Ø抗拉抗裂有较好的柔性和抗拉强度,可抵抗施工时的拉伸和冷热交替时线性收缩带来的内应力
Ø环保无毒气凝胶产品由无机材料组成,不含对人体有害物质
Ø隔音减振气凝胶材料吸附能力好,保温的同时可以起到吸声降噪、缓冲震动、净化空气功能,保证环境质量
Ø便于施工产品密度低于200kg/m³,轻巧方便,易于切割,施工效率高
为了更好地比较复合硅酸盐绝热材料与纳米绝热材料在绝热效果上的优劣, 现在对两者进行经济性分析。0假设管道设计温度316℃, 管道外径400mm, 管道长度500m, 环境温度27℃, 在核电厂40年设计寿命内使用, 室内不考虑风速。具体比较参数如表所示:
复合硅酸盐材料与纳米绝热材料经济性分析对照表

AI引领核能新时代,复合材料迎来发展新机遇(下)

玻璃钢储罐
玻璃钢储存容器在核工业领域的应用较为广泛,其轻质、高强度、耐腐蚀及长寿命的特性,使其成为制造各类立式和卧式储存容器的理想材料。为了增强玻璃钢储存容器对紫外线的防护能力,可在罐体壁的外部树脂层中引入改性材料,以满足地面储存容器的放置标准。同时,为了提高容器内静电的导出效率,可在罐体壁的内层加入降阻材料,以适应储存易燃易爆液体的需求。
玻璃钢储存容器的应用不仅限于常规液体的存储,还扩展至放射性废水的临时存放。例如,在日本的福岛核电站事故后,Tamada株式会社供应了370个地面储存罐。这些罐体的结构包括9毫米厚的钢板作为主体,内衬1.0毫米厚的玻璃钢层,以及外覆1.8毫米厚的玻璃钢层,用于存储来自原2号和3号贮水槽的反渗透浓缩废水。

AI引领核能新时代,复合材料迎来发展新机遇(下)

核废料储存容器
在常规情况下,针对需进行地质处置的浓缩固体核废料,对其储存容器的需求极为严格。必须采取周密的防范措施,以确保核废料不会从容器中泄露。在此背景下,玻璃钢材料因其卓越的密封性能和长期的耐腐蚀特性,展现出显著的优势。此外,为了提升核废料容器的整体抗冲击能力,通常会在玻璃钢容器外围施加一层钢筋混凝土防护层。附图展示的是一种采用CoREZYN® VE8301型乙烯基酯树脂作为内衬罐,外部由钢筋混凝土包裹的核废料永久性储存设施。

AI引领核能新时代,复合材料迎来发展新机遇(下)

辐射防护构件的研究与应用
热固性树脂因其低中子截面捕获效率的特性,展现出对高能辐射的优异抵抗能力。以DION® 382树脂为例,该型雷可德树脂能够适应高达50至100×10^6拉德的辐射环境。此外,通过在环氧树脂中引入B4C颗粒作为增强填料,可以制备出一种高温耐受的B4C环氧树脂中子屏蔽复合材料。该复合材料在耐高温、抗辐射、耐酸碱腐蚀等方面展现出卓越性能,同时具有高效的中子屏蔽效果、良好的力学性能以及较低的密度(约为1.74 g/cm³)。因此,该材料适用于反应堆、加速器、中子源等设施,并且适合作为移动式探测设备的中子屏蔽防护层。
综上所述,随着AI的快速发展与全球对清洁能源需求的不断增长,核能产业正迎来新的发展机遇。特别是在核电站设备中,复合材料的应用前景广阔,不仅有助于提高设备性能,还能够有效延长其使用寿命。未来,随着更多核能项目的推进,复合材料在核电领域的应用将更加广泛,助力行业实现更高效、更可持续的发展。面对这一历史机遇,企业应加快技术创新,积极布局市场,以抢占先机,迎接新的增长点。
参考文献:
20230526-德邦证券-德邦证券核电行业深度系列报告
中航证券中国核工业集团深度报告:中国核能发展与核电建设的主力军
开源证券机械设备行业周报:关注核工业国产替代及复苏预期下的顺周期投资机会
公用环保 2024 年 10 月投资策略国家电投打造水电、核电上市平台,全球核电发展继续加速
预见2023:《2023年中国核电行业全景图谱》
薛跃鹏.纳米绝热材料在核电站的应用探讨[J].沿海企业与科技,2010,(07):30-31+29.

此文由中国复合材料工业协会搜集整理编译,部分数据来源于网络资料。文章不用于商业目的,仅供行业人士交流,引用请注明出处。

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