日本核泄漏事故追踪：电气贯穿件哪种材质是王道？

2017/6/22 9:52:16

距3-11日本特大地震已有一年半的时间，然而福岛核电站核泄漏导致的生态危机却还在进一步的蔓延。

近日，一则有关日本蝴蝶变异的报道引起世界各地的关注：日本研究人员称，福岛核电站泄露的核辐射已造成了国内大量的蝴蝶品种出现畸形;日本东海岸鱼类体内的放射性物质含量依然在上升，这表明日本福岛核电站有可能仍然在对周边环境进行着核泄漏。

事故模拟元凶现身

事故后，东京电力公司 (TEPCO)模拟重现了事故，结果发现事故发生时安全壳结构内部温度升高至正常工作温度的四倍，同时压力超出设计压力两倍以上。极端的温度和压力水平令福岛核电站部分电气贯穿件 (EPA) 的环氧树脂密封材料过度疲劳，有可能导致爆炸性氢气泄漏出安全壳。在壳外氢气浓度升高到爆炸性的浓度并被引燃后，引发了毁灭性后果。

电气贯穿件是核电站中电力、控制和仪表电路的重要传输通路。其性能对反应堆中关键功能的正常运行至关重要，其密封件必须足够坚固从而能够承受安全壳压力边界完整性的考验。

有机材料安全性终遭质疑

尽管有机聚合物(比如环氧树脂)符合第一代和第二代核电站中电气贯穿件的当前设计基础规格，核专家已经表达其担忧：超出设计基础条件的严重事故后果可能危害密封件的完整性而导致泄漏。

日本经济贸易产业部 (METI)提供了佐证。2012 年3月，在国际原子能机构 ( IAEA )于奥地利维也纳举行的一次峰会上，日本经济贸易产业部作了相关报告。报告提出可能由于压力或热量过大或二者同时作用从而引起安全壳损坏，并指明“泄漏很可能是由于在受到直接来自压力容器高温热辐射的影响后，有机(环氧树脂)密封材料老化而引起的……有可能发生泄漏的位置是顶部法兰、安全壳贯穿件和/或设备舱口”。

无机玻璃60年摩拳擦掌

据北极星电力网了解，距20世纪60年代(德国一核电站首例应用玻璃-金属贯穿件)已有近60年的历史，直到出现日本核泄漏事故，人们意识到传统的聚合物密封技术显然无法满足新一代发电站的需求，无机材料贯穿件受到了空前的重视。其中，肖特(SCHOTT)是玻璃-金属贯穿件的发明者和提倡者。

“玻璃-金属密封”(GTMS) 技术相比有机材料密封，具有许多安全优势，确保电气贯穿件的密封结构和安全壳的完整性：玻璃-金属密封技术是一种无机、耐老化玻璃密封技术，具有显著的抗热和抗辐射性能。经 GTMS 技术密封的电气贯穿件 (EPA) 可在 60 年的使用期内无需任何维护。经 GTMS 技术密封的 EPA 的性能范围也很广，可承受超过 400 巴(5,800 psi)压力和超过400 °C (752 °F)的高温。

为此，肖特与西屋电气公司 (Westinghouse AP 1000)针对电气贯穿件抗震的60年质量鉴定所进行的1000 次测试计划相比，此次抗震测试在垂直和水平抗震数据上分别超出西屋的测试结果400% 和575%。该结果意味着，即使发生里氏 12 级地震，肖特电气贯穿件仍能全面运行。

除此之外，肖特电气贯穿件价格范围介于国际认定的无机和环氧树脂贯穿件之间;同时，60年的历史可以见证，肖特贯穿件因其终生几乎免维护特性极大的降低了产品生命周期成本;由于材料的特殊性，不会因为温度压力的变化或者辐射而导致损坏，老化时间比核反应堆最新设计的60年还要长很久