一、 核电用钢现状
核电用钢部位主要有:核岛用钢、常规岛用钢、厂房及其他部分用钢。其中，核岛用钢为核心关键部位用钢，也是技术要求最高的部分，按照材质来分，包括碳钢、低合金钢、不锈钢、特殊钢、部分镍基合金、钛合金、锆合金等，其形状有板、管、丝、棒、带、铸件等。
核电用钢在核电站中用处较多的设备部件主要有:安全壳、蒸发器部件、稳压器部件、安注箱部件、硼注箱部件、汽水分离器部件、发动机部件、汽轮机、辅机部件、换热器部件、柴油机储油罐、预埋件等。
下面从核电用钢的要求、应用、用钢情况及成本占比进行分析。
1. 核电对钢材的要求
由于核能发生的特殊性，对核电用钢的安全性和可靠性要求极为严格，对核电主设备及部件的材料要求如表1：
表1 核电主设备及部件的材料要求
2. 钢材在核电上的应用
压水堆核电站目前应用最为广泛，其核岛和常规岛中大部分部件采用钢铁材料，如图1所示：
图1 压水堆核电站用钢情况
3. 压水堆核电站用钢情况
表2 压水堆核电站用钢情况
4. 核电用钢占成本比例
压水堆核电站中采用钢铁材料制造部件的成本占整套核电机组部成本的83%。钢制部件中，制造难度最大的压力容器成本占比最高为14%，其次是主管道、蒸汽发生器、核级阀门、主冷却泵等，具体如表3、表4。
表3 压水堆核电站钢材占比
表4 压水堆核电站钢材占比比例图
二、 核电发展概况
2023~2025年期间，可再生能源和核能将成为全球新增发电量的“主力”，低碳能源发电装机的增长量将满足超过90%的电力需求增长。其中，中国将对全球可再生能源发电量增长起到支撑作用，未来3年内，全球可再生能源发电装机增量中预计有超过45%都将来自中国。另外，欧盟国家可再生能源电力增速也较为乐观，可再生能源发电装机增量将占到全球的15%左右。
核电的增长也将颇为可观。在维护能源安全及二氧化碳减排的双重要求下，此前对于核电争议颇多的美国和欧盟目前也开始重新审视核电，可能会在未来能源体系中纳入核能。同时，法国、韩国、日本等国一直以来都在大力发展核电，2023~2025年，预计这些国家的核能发电增量将占到全球总增量的一半以上。综合来看，未来3年里，全球核能发电量每年增速有望达到4%，高出疫情前5年的平均水平。
2022年，我国核电发电量达到3780.4亿度，同比增长11.1%。在电力结构中的占比达到5%左右，较十年前的约2%有了大幅度提高。预计“十四五”期间，我国核电装机规模将进一步加快增长，发电量将大幅增加;到2035年，核能发电量在我国电力结构中的占比将达到10%左右。
三、 核电用钢发展分析
核电用钢的需求量取决于核电站建设的数量，具体钢材的种类和数量，取决于核电机组种类。具体不同堆型的核电站耗钢数量在核电站中，一台机组用碳钢板量最多的部件就是安全壳，一台100万千瓦的机组约为4000吨，其余用到碳钢板的部件用钢量为300吨~400吨。
核电用钢特点主要包括以下几个方面：
1. 核电用钢品种齐全、范围广泛。钢种涵盖了碳素钢、合金钢、不锈钢及镍基材料等，并且均有较为严格的要求。由于核岛设备用钢长期工作在高温、高压等环境，因此要求具有适宜的强度、高的韧性及低的脆性转变温度（NDT）。
2. 核电用钢生产难度大，接近国内外先进轧机极限水平。主要是钢板单重重、规格大，属超宽、超厚、超重型。如CPR1000蒸汽发生器筒体用钢18MND5,仅一张钢板单重就接近40t左右。
3. 严格的化学成分要求。常规岛设备用钢一般要求P、S含量在0.015%以下，而核岛设备用钢则要求P、S含量小于0.010%、0.0005%。
4. 严格、复杂的力学性能要求。取样数量明显增多，需要在交货状态、试模拟焊后热处理（SPWHT）后进行高温、常温及低温等不同状态的不同位置进行纵横向检验，如稳压器用16MND5钢板，一张钢板要求最多需检验50余个冲击试样。
5. 在工作温度下要有良好的组织稳定性、可焊性、冷热加工性核抗疲劳强度，在反应堆辐照条件下应具有良好的抗辐照脆化敏感性。
6. 具有严格的无损检测要求。核电设备用钢大都需要进行100%超声波检验，钢板表面需要进行磁粉探伤，同时对探伤操作人员资质提出了较高的要求。
7. 考虑长期承受中子辐射作用，由于合金元素越多，整体抗中子辐射能力越弱，一般采用抗辐射能力强的稀少合金元素钢材，目前世界各国广泛认同的是Mn-Ni-Mo系低合金高强度钢。
8. 核电用钢主要分为碳钢及合金钢两大领域。国际上较为典型的核电用钢主要有美国的A508-3、A533(B、D)、德国的BHW35、法国的16MND5、日本的SFVV3等。
四、 结束语
我国正迎来核电建设的高峰，核电设备及用钢产业将迎来很好的发展机遇。与普通钢材相比，核电用钢工艺要求高，难度大、品种复杂，且消耗量巨大。未来，核电站发展的新趋势是更安全、零排放、零风险、低碳、无污染。钢铁企业应紧跟核电发展趋势，研发更加安全、环保的钢材，尤其是作为核电站核心的核岛用钢，应更强化刚才的安全级别，保证核电站的安全运转。
在引进消化吸收国外先进核电机组的同时，应尽快提高核电用钢的国产化，着手建立核电用钢的选材标准和评价体系。应抓住第四代核电发展的新机遇，加大快堆、高温气冷堆等关键设备和材料的研发力量。
