1986年,一场灾难性的意外事件,摧毁了切尔诺贝利核电站4号反应堆。灾难发生后建造的钢筋混凝土石棺正发出劣化警报,而新安全围护棚(NSC)很快让警报终结。到2017年,一座能够抵御极端天气条件,气密、抗震的宏伟钢拱棚将挑战时间和危险天气以及不可预见、暗藏凶险的持久放射性威胁。
含镍不锈钢是这座新棚的基本组成部分。它被设计成可以安全地拆除受损反应堆,并在强制的一百年安全期到期后对废墟进行清除,以及保护进行现场维护工作的技术人员避免暴露在有害放射性环境下。
腐蚀防护是场战斗
重25000t、高108m、长162m、宽257m的这座庞然大物高到足以包住自由女神像,重量为埃菲尔铁塔的4倍多。
NSC由15个主拱框架组成,形成一个12m厚的三维钢管网格,塑造出优雅的最终拱形。网格由400根直径813mm的圆形碳-锰钢管加工制成。这种钢管的材质与制造海洋钻井平台的材料类似。网格创造出一个“环形空间”,“空间”内、外两侧均用不锈钢包覆。一旦拱壳在反应堆上就位,位于每端的两面金属包覆的墙体将会张开。它们精确地与“石棺”轮廓吻合,密不透气地将它封闭一个世纪。
通过永久性维持轻微过压,同时在拱壳内部维持负压状态,就将实现恒久可靠地防止污染物和放射性物质扩散。空气经除湿处理后,被持续吹入环形空间内,以使湿度水平长期保持在40%以下,这样就能防止金属网格发生腐蚀。
无磁不锈钢防止灰尘积聚
含镍不锈钢耐用、耐蚀又具有一定力学强度且在这种暴露地区具有免维护优点,是拱壳内外面层材料的当然选择。
内侧面层为304 (UNS S30400)不锈钢,含8%的镍,是一种可以防止受污染的灰尘积聚的无磁钢种。当要拆除拱壳时,壳内积聚的灰尘具有危险性。0.5mm厚的80000m2不锈钢板紧密贴合在整个拱体上,为避免灰尘积聚,整个表面没有任何筋肋。
不锈钢板材被固定在镀锌钢波形支架上。为保证气密性,采用非PVC型胶带和对电离辐射不敏感的防火硅胶进行密封。不锈钢板与波形支架之间用一种聚脂漆隔开,以防止发生电化学腐蚀。拱体内侧不锈钢为光亮退火的高反射性表面,从而提高了内部的自然亮度。
316L不锈钢抵御天气危险
外部面层形成一层无法穿透的屏障,能抵御外部的天气危险。它带有复合隔层,目的是满足严格的规范要求,来抵御最恶劣的天气条件。
这块高效隔热的三明治板的上层覆盖了88000m2、489mm宽、0.6mm厚的316L(S31600)不锈钢压型板,这种钢含10.0%以上的镍。暴露于天气危险之下,达到100年甚至更久使用寿命的这种要求是史无前例的。选择316L不锈钢具有决定性意义,它可以完全满足这一要求。
在拱壳脚下进行辊轧成型
304和316不锈钢每卷1000m长,交货至拱壳脚下的加工场所,在内置于两个集装箱中的移动生产线中进行加工。用辊将316L卷材冷压成100m长的压型板,用作拱壳屋面;50-70m长的压型板用于墙面。 压型板随后由起重机吊至安装位置。立缝压型板被安装入位,夹进预先安装好的304不锈钢固定座(支架)。随后,下一块立即就位,并让宽缝端包住窄缝端。用316L自攻钉让固定座穿过橡胶膜层固定在Ω形的压型板上。最后,用一台特制的锁缝机沿全部立缝将所有定压型板锁在一起。这种安装技术将使外层面板能够抵御三级龙卷风(可造成严重损害),耐受温度范围从-45℃到45℃。含镍不锈钢在这一工程壮举中,将保护工人、当地居民和环境长达一个世纪之久。