חידושים בחומרי תגובה וסרסל כדי לזהות נזקי קרינה

הבנת נזקי קרינה ב-Reactor Vessels

כלי כורים גרעיניים פועלים בסביבה קשה במיוחד, הפצצות ניטרון אינטנסיביות, טמפרטורות גבוהות ותנאים קורוזיביים לאורך עשרות שנים של שירות.חומרים המשמשים כלי שיט אלה חייבים לשמור על שלמות מבנית כדי למנוע כשלים שעלולים להיות בעלי בטיחות קטסטרופלית והשלכות סביבתיות.

חידושים חומריים להגדלת עמידות הקרינה

מחקרים אחרונים יצרו מספר סוגים של חומרים המציעים התנגדות גבוהה לנזק קרינה בהשוואה פלדות דלות קונבנציונליות.החידושים האלה ממנף טכניקות מתכתלוורגיות מתקדמות, ננוור, וארכיטקטורה מורכבת כדי להפחית את ההשפעות של ההפצצות נויטרונים.

אוקסיד Dispersion-Strengthened Steels

Oxide פיזור חלקיקים (ODS) פלדה הם בין המועמדים המבטיחים ביותר עבור כלי סגסוגת אטומית או סגסוגת אלה משלב חלקיקים חד-חמצני ננומטרי, כגון ytria (Y2O3), אשר מפוזרים באופן אחיד בתוך סגסוגת אורגנית או מרטיטיסציה גבוהה (OLTDS) תכונות פלדה גבוהה יותר, כמו כיור עבור פגמים הקשורים לקרינה, נפיחות גבוהה, מחסנית ומניעה של מחסנית דם גבוהה של מחסנית פחמן (Fic) מחסנית פלדה גבוהה מחסנית מחסנית יערות.

« טרנדים גבוהים

סגסוגת גבוהה (HEAs) מייצגת עזיבה רדיקלית של עיצוב ⁇ מסורתי.במקום מתכת בסיס יחיד עם אלמנטים סגסוגת זעיר, HEAs לערבב חמישה או יותר אלמנטים מרכזיים ביחסים קרוב-הקרוב-הקרובים.זה יוצר סגסוגת מורכבת, רב-קומנטלית של סגסוגת עם אלמנטים תצורה גבוהה כי מייצב פתרונות מוצקים חד-פעמיים.

Ceramic Matrix Composites

(CMCs) ממטריקס מורכב (CMCs), במיוחד סיליקון carbide (SiC) מבוסס תרכובות, מציעים אלטרנטיבה קלה עבור קוכלי כלי שיט כורים ולשלוט על מקלות מוטה.סי.סי.סי.סי.סי.סי.ס.ממטריקס ליצור תרכובת מורכבת עם לחץ עתיר גבוה, CFidance CLT נמוך ספיגה חוצה שטח, ויציבות קרינה יוצאת דופן.

חומרים ננודור

ננוורינג היא אסטרטגיה עוצמתית לשיפור עמידות הקרינה ללא שינוי הרכב הגדול.על ידי חומרי דגנים עם גדלים דגנים בטווח ננומטר, צפיפות גבוהה של גבולות דגנים וממשקים מוצגות.גבולות אלה פועלים ככיור יעיל עבור פגמים הנגרמים על ידי קרינת irradiation, קידום החלמה מהירה של vacancies ו- interstitials. ננוקריסטלליין, לדוגמה, מראה באופן דרמטי מומים הנגרמים כמו נפיחות של מחזור חיים מורכב.

הנדסת שטח והגנתיות

(המשטחים של כלי רכב חשופים ישירות ל-Nutron flux, קירור קורוזי, ו ⁇ s תרמיים. Surface Engineering יכולים לספק שכבת אור מקודשת המפחיתה את הנזק ואת חיי כלי השיט המורחבת כוללים ריסוס תרמי, זיהום אווירי מתקדם, ולהפחית את ציפוי לייזר של ציפויים כגון טיטניום (Titaniumtride), alumina (Al23) ו- סגסוגת לייזר (Ob) להפחתה של פלדה (Ricial) נגד ציפויים).

מודלים ולמידה ממוחשבת בעיצוב חומרים

באמצעות סימולציה של חומרי כורים חדשים היא מטרה מרכזית עבור תעשיית הגרעין. גישות Computational, כולל תיאוריה פונקציונלית צפיפות ראשונה (DFT מחשוב), דינמיקות מולקולרית (MD), וסימולציות שלב, עכשיו לאפשר לחוקרים לחזות כיצד חומרים מתקדמים של סגסוגת זמן גבוהה יותר של אלגוריתמים, כגון אלגוריתמים של חומרים מתחום הפחתת זמן סגסוגת חומרים חדשים של חשיפה לקרינה, לפני כל מודל פיזי.

אתגרים וכיוונים עתידיים

למרות תוצאות מעבדה מבטיחות, גירוד הפער בין מחקר לפריסת כור אמיתי מציג כמה אתגרים. מתקני מבחן Irradiation יכולים לחקות תנאי כור מלא (שיעורי מינון גבוהים, ספקטרום עצבי מעורב, טמפרטורה גבוהה, וסביבת קורוזיבי) מוגבלים, המוביל להפרעות של מערכות הגנה מכניות בטווח הארוך.

המשך החדשנות בחומרי כלי שיט הכור אינו רק חיוני להרחבת החיים התפעוליים של צמחי גרעין קיימים – באופן חד-משמעי ל-80 שנים או מעבר – אלא גם לאפשר עיצובים מתקדמים יותר, יעילים יותר, כגון כורים מודולריים קטנים (SMRs), כור מלח מלוטש, ואווירה גבוהה של כלי הנדסת גז מתפתל, כל עיצובים מציבים אתגרים ייחודיים: טמפרטורות גבוהות יותר, קריירות, קירור, או קירור גבוה יותר, ללא טיפול גרעיני מתקדם, ללא לחץ דם, עדיין לא יכול לעמוד מול הסביבה גרעינית, או קירור גבוה יותר, או קירור גבוה יותר, או קירור גבוה יותר, כי הוא עדיין, כי הוא עדיין לא יכול להיות משולב יותר, כי הוא לחץ אווירי-אוויר מתקדם של כלי כורים גרעיני מורכב יותר, כי הוא יותר, כלומר, ללא לחץ אוויריטרנטימינלי, כי הוא יעיל יותר, ללא כוח גרעיני מתקדם של כלי רכב גרעיני מתקדם, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 אנרגיה גבוהה יותר, 000, 000