护核降碳——引领核燃料棒表面水溶性防护涂层新时代

简介

一、项目概括 核燃料棒在安装过程中易与组件安装骨架发生刮擦产生破损，导致机组停机检修，甚至核泄漏。本项目通过原创技术研发出了水溶性和耐刮擦性最优平衡的表面防护涂料。 二、项目背景 2.1存在核燃料棒破损核安全隐患 我国大力发展清洁能源核能。经调研，核棒破损最大比例应小于0.25%，平均每年造成经济损失约35亿。 2.2目前防护手段均存在痛点 行业内多使用永久性涂层和水溶性涂层进行防护，但存在“刮伤处电化学腐蚀严重”“附着力低”“水溶性不足”“清洗水污染”的缺陷影响后续工作。 2.3解决方案 通过原创技术使水溶性和耐刮擦性两个核心相悖性能达到最优平衡并成功研发出核棒表面防护涂料。 三、创新意义 3.1技术创新一：预乳化种子乳液聚合技术 合成环保型水性涂料聚丙烯酸酯乳液，为后续反应提高活性位点。其VOCs为58g/l，达到水性环保的要求。 3.2技术创新二：溶胶模板技术 将SiO2微球加入聚丙烯酸酯乳液中与其侧链氢键键合，使涂层硬度提高1.6倍。 3.3技术创新三：复配中和剂成盐技术 反应活性位点与复配中和剂发生中和反应，生成亲水基团羧酸钠、羟基，使涂层水溶性达到100%。 3.4建立技术壁垒 发明专利8项，均为学生第一发明人；SCI论文7篇，均为学生第一作者，与中广核合作发表学术论文1篇。 四、实践过程 4.1产品各项指标优于竞品 最大耐刮擦力达60N，用90℃热水30s可彻底洗去，相比韩国高分子涂布剂安全、高效、环保、便宜。 4.2完成中试 2023年8月在雨思顿材料有限公司完成中试，各项重要指标反馈良好。 4.3小规模试用于中广核阳江核电站 2023年12月在阳江核电站2号机组进行小规模应用，应用结果证明产品最大耐刮擦力及次数大于安装过程所受，真正实现核棒表面零破损目标。 五、社会价值 5.1平均每年减少近十亿经济损失 本产品每年可减少7005根核棒破损，减少近十亿元因破损停机检修造成的经济损失，新增核能发电将带来2860亿元GDP经济增收。 5.2“零”污染排放 折合燃煤发电，每年减少各类污染物排放共约582亿吨，其中每年减少CO2排放202.7亿吨，促进绿色生态发展。 5.3“零破损”目标 保障核能安全发展，促进公众对核能技术的信任和支持，消除民众“谈核色变”顾虑；保障核电高速发展，促进核电产业扩张。