Прозрачный сплав для использования в высоких

06 мая 2020 г.

Сплав 617 — комбинация никеля, хрома, кобальта и молибдена — был одобрен Американским обществом инженеров-механиков (ASME) для включения в его Кодекс по котлам и сосудам под давлением. Это означает, что сплав, который был протестирован Национальной лабораторией Айдахо (INL), может использоваться в предлагаемых расплавленных солевых, высокотемпературных, газовых или натриевых реакторах. Это первый новый материал, добавленный в Кодекс за 30 лет.

В Кодексе по котлам и сосудам под давлением изложены правила проектирования допустимых напряжений и указаны материалы, которые можно использовать для строительства электростанций, в том числе на атомных электростанциях. Соблюдение этих спецификаций обеспечивает безопасность и производительность компонентов.

INL потратила 12 лет на квалификацию сплава 617, инвестировав 15 миллионов долларов США от Министерства энергетики США. Команда INL в сотрудничестве с группами Аргоннской национальной лаборатории и Окриджской национальной лаборатории, а также отраслевыми консультантами и международными партнерами получила одобрение ASME на включение сплава в Кодекс. Конструкторы, работающие над новыми концепциями высокотемпературных атомных электростанций, теперь имеют больше возможностей, когда дело касается конструкционных материалов компонентов.

«Это довольно существенное достижение», — сказал Ричард Райт, почетный научный сотрудник лаборатории INL, который возглавлял часть INL и общее управление проектом. «В отличие от заводов по производству легкой воды, коммерческого флота, где можно было использовать 50 или 100 материалов, для высокотемпературных реакторов можно было использовать ровно пять».

В отличие от легководных реакторов, которые работают при температуре около 290°C, предлагаемые расплавленно-солевые, высокотемпературные, с газовым охлаждением или натриевые реакторы будут работать в два или более раз более горячими. Поэтому определение того, что происходит со сплавом 617 с течением времени при данной температуре, имело решающее значение.

Любые измерения необходимо было проводить на разных партиях сплава 617, чтобы учесть небольшие различия в составе и производстве. Некоторые испытания были быстрыми: например, измеряли, какую нагрузку может выдержать материал, прежде чем он сломается. Однако некоторые испытания, например испытания на ползучесть (склонность вещества изменять форму с течением времени), занимают годы.

«Эти зависящие от времени свойства оказывается очень сложно измерить и понять», — сказал Райт. ASME допускает тройной коэффициент экстраполяции по времени.

Собрав данные о сплаве 617, исследователи пришли к консервативным цифрам, которые можно использовать в спецификации ASME. Затем они представили это предложение на голосование, начав следующий этап процесса включения материала в Кодекс. Добровольцы из промышленности, национальных лабораторий и других организаций входят в состав различных рабочих групп, подгрупп и комитетов ASME, которые собираются для рассмотрения изменений в стандартах четыре раза в год.

«Мы начали продвигать этот вопрос через процесс голосования», - сказал Райт. «Это заняло три полных года». Окончательное одобрение было получено в конце 2019 года.

Теперь, когда сплав 617 включен в кодекс ASME, у проектировщиков высокотемпературных атомных электростанций появился новый материал, предлагающий расширенный рабочий диапазон. По словам Райта, ранее разрешенные высокотемпературные материалы нельзя было использовать при температуре выше 750°C.

«Наш новый сертифицированный материал может использоваться при проектировании и строительстве при температуре до 950°C. В результате он может реализовать новые концепции более высоких температур». он сказал.

Исследование и публикация World Nuclear News

WNN — общественная информационная служба Всемирной ядерной ассоциации.