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摘要：核反应堆概念上可有900多种设计，但现实上非常有限；无论何种核反应堆，其核设施、装备上均需使用防护涂料，其中，在核电站上的核级涂料尤为重要，该部位涂料几乎被液体浸泡着，该部位的核辐照剂量大，过量的放射性辐照会引起聚合物中的化学键断裂而降解，此外高温和复杂的化学反应也会导致防护涂层因性能变差而从设备表面脱落后进入事故冷却液体中，这些脱落的物质会对引起流体管线的堵塞，导致管线功能的丧失，进一步加剧事故严重程度。因此，世界上很多研究机构针对这种能够用于核岛设备防护涂料的研发工作已经开展了许多年，目前各国都致力于研制出适用于反应堆的核级涂料，防止一旦发生核事故会因保护层的脱落而堵塞部分或全部流体管线、泵和回流喷水系统而造成核放射性物质的泄漏，100万千瓦的反应堆目前在国内外都是比较大功率的反应堆，发电量大，辐照剂量也大，因此核电站用涂料在核电站的安全上起着至关重要的作用。本研究是选择已经研制成功的防护涂料在核岛设备(建造墙壁)涂装的工艺探讨及其性能长期稳定性考验工作，为在我国核电站使用这些涂料的可行性进行初步探讨。
关键词：核电设备涂装系统防护
1.1核电厂相关厂房及设施的混凝土防护涂料的发展现状
核电站运行时，环境温度较高，核岛内涂层必须具有一定的耐温性、抗辐照老化性。除此之外，核岛涂层还必须具备以下两个基本功能：
(1)去污性能要求，即易于清除涂层表面的放射性污染物，以免检修时对工作人员造成放射性损伤；
(2)LOCA条件附着力要求，即核岛内管道破口时，涂层不剥落。
核岛的环境特点是：正常条件下，核岛内空气中腐蚀性离子较少，温度保持恒定，涂层劣化的主要途径是人为损伤和辐照作用；异常条件下，如核岛内管道发生破口事件，管道内充满的高温高压蒸汽瞬间能使核岛局部达到约300℃、16MPa。因此更强调核岛内适用涂层满足在异常条件下的使用要求。此外，根据ALARA原则(所有辐射剂量应保持在可合理达到的尽可能低水平)，核岛适用涂层还应具备较低表面处理条件下的可维修眭。
国外很早就开展了核电站防护涂料的研究和应用工作，至今仍是方兴未艾。主要有聚氨酯耐辐照涂料、环氧耐辐照涂料两类，例如美国的溶剂型环氧耐辐照涂料、聚氨酯耐辐照涂料已用于多个国家的核电站；日本研发并生产的溶剂型环氧耐辐照涂料，也已用于日本的各大核电站以及我国某些核电站上；法国的水性环氧耐辐照涂料及溶剂型环氧耐辐照涂料，则用于法国国内的各大核电站以及大亚湾核电站、岭澳一期和二期等。在混凝土面上配套涂层大致相同，均为封闭底漆一道、腻子两道(一道为填坑，一道为找平)、底漆一道、面漆两道。由于核岛安全壳内核辐照剂量大，会使涂层中有机聚合物化学键断裂而降解，造成涂层表面易损坏，使得停产返修时去核污染比较困难，给维修工人带来很大的伤害。另外由于涂层中有机基团的降解，造成漆膜在模拟设计基准事故条件下易脱落，易堵塞部分或全部流体管线、泵和回流喷水系统而造成核放射性物质的泄漏。要彻底解决此问题，首先涂层中有机基团要在大剂量的核辐照后不降解或尽量少降解，使整个涂层既有好的去污性，又使在核电站一旦出现事故时漆膜不脱落，研究结果表明，有机基团中主链带苯环，尤其是侧链中也带有苯环的在核辐照下不易降解，因此环氧耐辐照涂料是核电站用涂料的首选，目前世界上核电涂料的发展趋势是向着高固体环氧耐辐照涂料及水性环氧耐辐照涂料的方向发展。
我国核电涂料的开发起步较晚，自我国首座核电站秦山核电站开工建设起，国内各涂料研究单位、供应商才开始从事相关研究开发工作，在七、八十年代由当时的化工部常州涂料化工研究院与核工业部下属的上海核工程研究设计院联合进行了开发研究，当时开发方向即为高固体份环氧耐辐照涂料，而国内其它厂家当时也在自主开发聚氨酯耐辐照涂料。如兰州应通特种涂料研究所开发的耐高温涂料、上海开林造漆厂开发的核岛内环氧涂料、常州涂料化工研究院开发的NC系列涂料，这些工作对于推动我国核电涂料产业自主化起到重要的铺垫作用。目前大亚湾核电站、秦山核电站已经运行十年以上，岭澳一、二、三期，秦山二、三期、红沿河、田湾核电站也相继建成，这些核电站在涂料的运用方面获得了许多宝贵经验。国内核电站的核岛涂层沿用的是20世纪90年代的技术，使用溶剂型涂层，涂膜厚度小于1mm，并且使用喷涂的施工方法，但在目前的应用中并不是特别理想。目前国内核电站混凝土用涂料有两类，一类为高固体份环氧耐辐照涂料，一类为水性环氧耐辐照涂料；其配套体系为高固体环氧耐辐照涂料为封闭底漆一道、腻子二道(一道为填坑，一道为找平)、底漆一道、面漆两道；水性环氧耐辐照涂料为腻子二道(一道为填坑，一道为找平)、面漆二道。核安全壳内混凝土用涂料的主要核性能指标为：
1、压水堆核电厂用涂料漆膜可去污性的测定，引用标准为中华人民共和国核行业标准EJ／T1112 2000；
2、压水堆核电厂用涂料漆膜耐化学介质的测定，引用标准为中华人民共和国核行业标准EJ／T1087－1998；
3、压水堆核电厂用涂料漆膜受v射线辐照影响的试验方法，引用标准为中华人民共和国核行业标准EJ／T1111－2000,
4、压水堆核电厂用涂料漆膜在模拟设计基准事故条件下的评价试验方法，也就是冷却剂失去事故试验即LOCA试验。核辅助厂房、电气厂房、柴油机厂房混凝土用涂料的主要核性能指标除LOCA试验不需要外，其他相同。
而国外的核电行业针对混凝土的保护涂层已经有独立的规范，明确规定了采用新型无溶剂地面涂层材料，这种特殊的保护涂料除了具有高性能机械性能和力学性能，还可以弥补原有涂层的缺点，使之更好的满足核电站的要求具体要求如下：
1.所有材料具有高环保性。VOC的含量几乎为零，不含有甲醛等有害物质(材料通过所有国际上最为苛刻的环保测试例如：HACCP等)；
2.极好的抗压强度(ENl96 1>70MP，即：7000吨／平方米)；
3.极好的抗拉强度(EN196>7MP，700吨／平方米)；
4.极好的抗折强度(EN1961>ISMP，1500吨／平方米)；
5.极好的耐磨强度(D1N53109<60mg)；
6.极好的水蒸气(耐最高温度至130度)；
7.耐宽泛的化学品；
8.良好的防火性能(GB B1级)；
9.对用作核毒物的硼化合物的非吸附J眭；
10.遮盖基底内小瑕疵的能力。
11.施工安全，快速，方便，可靠，容易修復(所有的施工采用最为先进的usF基面处理设备和施工设备，确保施工安全和效率)。
1.2安全壳内防护涂料的要求
安全壳是核电站的中心部位，在安全壳 内存在大量的放射性物质，高辐射物、高放射性裂变产物的沾污。为此，安全壳内防护涂料必须经受耐辐照试验、去污试验、LOCA试验等多方面试验的考验。其中耐辐照试验是放射性物质会加速涂层的主要成膜物质高分子聚合物的老化，过量的放射性射线的辐照会引起聚合物中化学键的断裂而降解。作为安全壳内所用涂料耐放射性辐照计量要求不低于核电厂规定的累计剂量。而去污试验则是指核电站燃料元件、堆内构件在核电站运行期间，放射性尘埃、裂变气体等在砼面的防护涂层表面吸附，有时会发生泄露造成放射性物质对有关设备设施及砼面涂层的污染，这些对现场工作造成放射性辐射，要深入现场排除故障都要先进行去污，使放射性计量水平降低到一定的允许值。因此，防护涂层必须耐去污剂的侵蚀，同时涂膜表面放射性污染容易被消除或减少到相当低的程度。考察涂膜去污性能的指标为去污率，即
P＝(AO－A1)／AO×100％
式中：P去污率；AO沾污前放射性比活度；A1去污后反射性比活度，一般要求涂膜的去污率85％。
LOCA试验(lossofCoolantAccident失水事故试验)是模拟核反应堆发生意外情况时涂层是否能经受这一考验的试验。在核电站运行过程中必须考虑失水事故的可能性，在该种情况下，涂层必须良好，否则，保护涂层的脱落可能会堵塞部分或全部流体管线、泵和回流喷水系统，造成核放射性物质的泄露。LOCA试验对涂层的考验极为苛刻，整个试验持续96h，经LOCA试验后试板表面应无开裂、起泡、起皱。作为核电站安全壳砼面涂料，除了上述3个核性能指标，还必须具备常规涂料的性能如人工老化、耐盐雾试验等。
1.3研究意义
我国核电中长期发展规划的目标是：至2020年，我国的电力装机容量将增加至9亿千瓦以上。核电运行装机容量争取达到4000万千瓦，并有1800万千瓦在建项目结转至2020年以后续建。核电占全部电力装机容量的比重从现在的不到2％提高到4％，核电年发电量达到2600-2800亿千瓦时。这意味着，在未来十几年内，我国将建设20多座核电机组，中国核电面临大发展的良好机遇。因此核电站各个系统用防护涂料也受到重視和欢迎，目前国内外有多家涂料生产厂商正努力进入核电。核电站用各种防护涂料也正朝着高性能、环保型方向发展。可以说核电站用防护涂料仍处于方兴末艾、推陈出新的态势。环保型的多功能和高性能、低成本的核电站用防护涂料的研究和产品的开发是十分重要的课题，它具有广阔的推广应用前景，必将产生显著的社会和经济效益。
1、MASTERTOPNPP环氧涂层由于其带有稳定基团，对提高漆膜耐辐照性能有很大帮助，提高附着力、热稳定性、机械性能、耐介质性和耐腐蚀性等，综合性能优异。
2、MASTERTOPNPP环氧涂层的固化剂选加成物。该加成物与环氧交联后形成立体交联网状大分子，且该大分子中主链、侧链都有很多稳定基团，经核辐射后，降解不明显，更有利于通过LOCA试验的检验。
3、经过大量的测试，MASTERTOPNPP环氧涂层具备耐辐照性好、易去污、并通过LOCA试验，核性能及常规性能均达到设计院对核电站用防护涂层的设计要求，并且要优于正在使用的核级水性环氧聚酰胺涂料。这种地面涂装新型材料在国内核电厂应用是可行的。
4、通过对新、旧两种核级混凝土地坪涂料的性能参数、施工工艺、经济性指标的分析比较，充分地说明了MASTERTOPNPP环氧涂层的长效防护体系要优于以前采用的核级水性环氧聚酰胺涂料。该类涂料已大量用于国外多家核电站，至今涂层完好，还可长期延续使用。
关键词：核电设备涂装系统防护
1.1核电厂相关厂房及设施的混凝土防护涂料的发展现状
核电站运行时，环境温度较高，核岛内涂层必须具有一定的耐温性、抗辐照老化性。除此之外，核岛涂层还必须具备以下两个基本功能：
(1)去污性能要求，即易于清除涂层表面的放射性污染物，以免检修时对工作人员造成放射性损伤；
(2)LOCA条件附着力要求，即核岛内管道破口时，涂层不剥落。
核岛的环境特点是：正常条件下，核岛内空气中腐蚀性离子较少，温度保持恒定，涂层劣化的主要途径是人为损伤和辐照作用；异常条件下，如核岛内管道发生破口事件，管道内充满的高温高压蒸汽瞬间能使核岛局部达到约300℃、16MPa。因此更强调核岛内适用涂层满足在异常条件下的使用要求。此外，根据ALARA原则(所有辐射剂量应保持在可合理达到的尽可能低水平)，核岛适用涂层还应具备较低表面处理条件下的可维修眭。
国外很早就开展了核电站防护涂料的研究和应用工作，至今仍是方兴未艾。主要有聚氨酯耐辐照涂料、环氧耐辐照涂料两类，例如美国的溶剂型环氧耐辐照涂料、聚氨酯耐辐照涂料已用于多个国家的核电站；日本研发并生产的溶剂型环氧耐辐照涂料，也已用于日本的各大核电站以及我国某些核电站上；法国的水性环氧耐辐照涂料及溶剂型环氧耐辐照涂料，则用于法国国内的各大核电站以及大亚湾核电站、岭澳一期和二期等。在混凝土面上配套涂层大致相同，均为封闭底漆一道、腻子两道(一道为填坑，一道为找平)、底漆一道、面漆两道。由于核岛安全壳内核辐照剂量大，会使涂层中有机聚合物化学键断裂而降解，造成涂层表面易损坏，使得停产返修时去核污染比较困难，给维修工人带来很大的伤害。另外由于涂层中有机基团的降解，造成漆膜在模拟设计基准事故条件下易脱落，易堵塞部分或全部流体管线、泵和回流喷水系统而造成核放射性物质的泄漏。要彻底解决此问题，首先涂层中有机基团要在大剂量的核辐照后不降解或尽量少降解，使整个涂层既有好的去污性，又使在核电站一旦出现事故时漆膜不脱落，研究结果表明，有机基团中主链带苯环，尤其是侧链中也带有苯环的在核辐照下不易降解，因此环氧耐辐照涂料是核电站用涂料的首选，目前世界上核电涂料的发展趋势是向着高固体环氧耐辐照涂料及水性环氧耐辐照涂料的方向发展。
我国核电涂料的开发起步较晚，自我国首座核电站秦山核电站开工建设起，国内各涂料研究单位、供应商才开始从事相关研究开发工作，在七、八十年代由当时的化工部常州涂料化工研究院与核工业部下属的上海核工程研究设计院联合进行了开发研究，当时开发方向即为高固体份环氧耐辐照涂料，而国内其它厂家当时也在自主开发聚氨酯耐辐照涂料。如兰州应通特种涂料研究所开发的耐高温涂料、上海开林造漆厂开发的核岛内环氧涂料、常州涂料化工研究院开发的NC系列涂料，这些工作对于推动我国核电涂料产业自主化起到重要的铺垫作用。目前大亚湾核电站、秦山核电站已经运行十年以上，岭澳一、二、三期，秦山二、三期、红沿河、田湾核电站也相继建成，这些核电站在涂料的运用方面获得了许多宝贵经验。国内核电站的核岛涂层沿用的是20世纪90年代的技术，使用溶剂型涂层，涂膜厚度小于1mm，并且使用喷涂的施工方法，但在目前的应用中并不是特别理想。目前国内核电站混凝土用涂料有两类，一类为高固体份环氧耐辐照涂料，一类为水性环氧耐辐照涂料；其配套体系为高固体环氧耐辐照涂料为封闭底漆一道、腻子二道(一道为填坑，一道为找平)、底漆一道、面漆两道；水性环氧耐辐照涂料为腻子二道(一道为填坑，一道为找平)、面漆二道。核安全壳内混凝土用涂料的主要核性能指标为：
1、压水堆核电厂用涂料漆膜可去污性的测定，引用标准为中华人民共和国核行业标准EJ／T1112 2000；
2、压水堆核电厂用涂料漆膜耐化学介质的测定，引用标准为中华人民共和国核行业标准EJ／T1087－1998；
3、压水堆核电厂用涂料漆膜受v射线辐照影响的试验方法，引用标准为中华人民共和国核行业标准EJ／T1111－2000,
4、压水堆核电厂用涂料漆膜在模拟设计基准事故条件下的评价试验方法，也就是冷却剂失去事故试验即LOCA试验。核辅助厂房、电气厂房、柴油机厂房混凝土用涂料的主要核性能指标除LOCA试验不需要外，其他相同。
而国外的核电行业针对混凝土的保护涂层已经有独立的规范，明确规定了采用新型无溶剂地面涂层材料，这种特殊的保护涂料除了具有高性能机械性能和力学性能，还可以弥补原有涂层的缺点，使之更好的满足核电站的要求具体要求如下：
1.所有材料具有高环保性。VOC的含量几乎为零，不含有甲醛等有害物质(材料通过所有国际上最为苛刻的环保测试例如：HACCP等)；
2.极好的抗压强度(ENl96 1>70MP，即：7000吨／平方米)；
3.极好的抗拉强度(EN196>7MP，700吨／平方米)；
4.极好的抗折强度(EN1961>ISMP，1500吨／平方米)；
5.极好的耐磨强度(D1N53109<60mg)；
6.极好的水蒸气(耐最高温度至130度)；
7.耐宽泛的化学品；
8.良好的防火性能(GB B1级)；
9.对用作核毒物的硼化合物的非吸附J眭；
10.遮盖基底内小瑕疵的能力。
11.施工安全，快速，方便，可靠，容易修復(所有的施工采用最为先进的usF基面处理设备和施工设备，确保施工安全和效率)。
1.2安全壳内防护涂料的要求
安全壳是核电站的中心部位，在安全壳 内存在大量的放射性物质，高辐射物、高放射性裂变产物的沾污。为此，安全壳内防护涂料必须经受耐辐照试验、去污试验、LOCA试验等多方面试验的考验。其中耐辐照试验是放射性物质会加速涂层的主要成膜物质高分子聚合物的老化，过量的放射性射线的辐照会引起聚合物中化学键的断裂而降解。作为安全壳内所用涂料耐放射性辐照计量要求不低于核电厂规定的累计剂量。而去污试验则是指核电站燃料元件、堆内构件在核电站运行期间，放射性尘埃、裂变气体等在砼面的防护涂层表面吸附，有时会发生泄露造成放射性物质对有关设备设施及砼面涂层的污染，这些对现场工作造成放射性辐射，要深入现场排除故障都要先进行去污，使放射性计量水平降低到一定的允许值。因此，防护涂层必须耐去污剂的侵蚀，同时涂膜表面放射性污染容易被消除或减少到相当低的程度。考察涂膜去污性能的指标为去污率，即
P＝(AO－A1)／AO×100％
式中：P去污率；AO沾污前放射性比活度；A1去污后反射性比活度，一般要求涂膜的去污率85％。
LOCA试验(lossofCoolantAccident失水事故试验)是模拟核反应堆发生意外情况时涂层是否能经受这一考验的试验。在核电站运行过程中必须考虑失水事故的可能性，在该种情况下，涂层必须良好，否则，保护涂层的脱落可能会堵塞部分或全部流体管线、泵和回流喷水系统，造成核放射性物质的泄露。LOCA试验对涂层的考验极为苛刻，整个试验持续96h，经LOCA试验后试板表面应无开裂、起泡、起皱。作为核电站安全壳砼面涂料，除了上述3个核性能指标，还必须具备常规涂料的性能如人工老化、耐盐雾试验等。
1.3研究意义
我国核电中长期发展规划的目标是：至2020年，我国的电力装机容量将增加至9亿千瓦以上。核电运行装机容量争取达到4000万千瓦，并有1800万千瓦在建项目结转至2020年以后续建。核电占全部电力装机容量的比重从现在的不到2％提高到4％，核电年发电量达到2600-2800亿千瓦时。这意味着，在未来十几年内，我国将建设20多座核电机组，中国核电面临大发展的良好机遇。因此核电站各个系统用防护涂料也受到重視和欢迎，目前国内外有多家涂料生产厂商正努力进入核电。核电站用各种防护涂料也正朝着高性能、环保型方向发展。可以说核电站用防护涂料仍处于方兴末艾、推陈出新的态势。环保型的多功能和高性能、低成本的核电站用防护涂料的研究和产品的开发是十分重要的课题，它具有广阔的推广应用前景，必将产生显著的社会和经济效益。
1、MASTERTOPNPP环氧涂层由于其带有稳定基团，对提高漆膜耐辐照性能有很大帮助，提高附着力、热稳定性、机械性能、耐介质性和耐腐蚀性等，综合性能优异。
2、MASTERTOPNPP环氧涂层的固化剂选加成物。该加成物与环氧交联后形成立体交联网状大分子，且该大分子中主链、侧链都有很多稳定基团，经核辐射后，降解不明显，更有利于通过LOCA试验的检验。
3、经过大量的测试，MASTERTOPNPP环氧涂层具备耐辐照性好、易去污、并通过LOCA试验，核性能及常规性能均达到设计院对核电站用防护涂层的设计要求，并且要优于正在使用的核级水性环氧聚酰胺涂料。这种地面涂装新型材料在国内核电厂应用是可行的。
4、通过对新、旧两种核级混凝土地坪涂料的性能参数、施工工艺、经济性指标的分析比较，充分地说明了MASTERTOPNPP环氧涂层的长效防护体系要优于以前采用的核级水性环氧聚酰胺涂料。该类涂料已大量用于国外多家核电站，至今涂层完好，还可长期延续使用。