Sellos integrales moldeados llenos de gas para plantas de energía nuclear

Profundidad técnica y capacidades de resolución de problemas del sello inflable moldeado integral en escenarios extremos/especiales

Escenario 2: Sello de la bomba principal de una central nuclear (dosis de radiación ≥ 10⁶ Gy, temperatura 300 ℃)

1. Desafíos extremos

Efecto sinérgico de la radiación y las altas temperaturas: las bombas principales de las centrales nucleares deben funcionar durante períodos prolongados bajo una fuerte radiación (rayos gamma, flujo de neutrones) y altas temperaturas (300 ℃). Los materiales de sellado inflables tradicionales (como el grafito) son propensos a fallar debido a la fragilización por radiación o la oxidación a alta temperatura.

Requisito de cero fugas: una fuga en la bomba principal puede provocar una fuga de materiales radiactivos, lo que requiere el cumplimiento de las normas de certificación ISO 21469 (tasa de fuga ≤ 10⁻⁹ L/s).

2. Avances tecnológicos

Innovación de materiales: Desarrollo de materiales compuestos cerámicos y de aleación de circonio. Se forma un recubrimiento de carburo de silicio (SiC) de 10 μm de espesor sobre la superficie de la aleación de circonio utilizando tecnología de deposición física de vapor (PVD), lo que aumenta la resistencia a la dosis de radiación a 10⁷ Gy, mientras se mantiene la resistencia a la oxidación a alta temperatura (tasa de oxidación ≤ 0,01 mg/(cm²·h) a 300 ℃). El perfluoroelastómero (FFKM) se utiliza como elastómero de sellado, lo que extiende su rango de resistencia a la temperatura de -40 ℃ a 320 ℃ y mantiene una retención de resistencia a la tracción ≥90 % bajo radiación.

Optimización estructural: se diseña una estructura de sello laberíntico de múltiples etapas, que combina tres labios de sellado con una cámara amortiguadora de inflado para dividir la ruta de fuga en múltiples canales en serie, reduciendo la tasa de fuga en tres órdenes de magnitud en comparación con un sello de una sola etapa.

Se introduce un sistema de inflado inteligente, que utiliza sensores de presión para monitorear el espacio de sellado en tiempo real y ajustar automáticamente la presión de inflado (0,8-1,5 MPa) para garantizar un contacto constante con la superficie de sellado.

3. Resultados de la implementación

Verificación de datos: En un proyecto de bomba principal de una planta de energía nuclear de tercera generación, el sello funcionó continuamente durante 5 años sin fugas, pasando la prueba de vigilancia de la Agencia Internacional de Energía Atómica (OIEA), con una tasa de fuga ≤5×10⁻¹⁰ L/s.

Impacto en la industria: esta tecnología se ha incorporado a los estándares de la industria de la energía nuclear, reemplazando los sellos importados, reduciendo el costo del sello inflable por bomba principal en un 60 % y acortando el ciclo de entrega de 18 meses a 6 meses.