CANDU Reactor Core Design and the Imperative for Advanced Materials

תצורת ה-CANDU מגדירה את כור ה- CANDU כופים תנאים על חומרים מבניים שהם בין התובעניים ביותר בתעשיית האורניום הטבעית, דלק אורניום כבד קירור תחת לחץ, ומרכיב מים כבד נפרד ממוליד מים בתוך אותה הליבה, כל פעולה בטמפרטורות נפרדות ובלחץ על פני השטח האטומי, מכיוון שמטאפורות לחץ Zircaloy גבוהות לסבול משטף מים מהיר מעל 10Freatir:021/nrcreicicicicicicicicicial, 000 לשנה, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 עמוק, 000, 000, 000 עמוק לתוך מחזור חיים נוזלית משקל עמוק יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 גבוה, 000 גבוה, 000 זמן קצר יותר מדי שנה לחץ דם נוזלית דם נוזלית דם נוזלית משקל עמוק, 000, 000, 000 גבוה, 000, 000 לתוך מחזור חיים נוזלית, 000 לתוך מחזור חיים מבודדת, 000, 000, 000, 000, 000, 000 עמוק, 000, 000, 000, 000 זמן קצר יותר מדי שנה, 000, 000, 000 ארוך טווח חיצוני, 000 לתוך מחזור

האתגר החומרי אינו מוגבל לגבול הלחץ לבדו.דלק קליד, תגובתיות שליטה מוטות, צינורות מדריך, תמיכה מבנית הליבה, ומערכת מודולר פנימית כל הפנים שילובים אנלוגיים של נזקי הריסה, פיגוע קורוזיה, וטעינה מכנית.המטרה הנדסית היא למקסם את ההתנגדות, סובלנות לעיכוב סדקים, ונפיחות תוך שמירה על חומרים סגסוגת גבוהה זה הם לא מופעלים על פני השטח של מנגנונים מתקדמים, כי הם מסגסוגת בלחץ גבוה, כי הם מנגנונים של סגסוגת לחץ גבוה, כי הם חומרים כימיים מבוקרים, כי הם מנגנונים סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת דגנים, כי הם סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת

Zirconium Alloy Evolution for Stress Boundary Integrity

ההתקדמות החומרית הבולטת ביותר לבטיחות CANDU היא הכישורים והזיקוק המתמשך של צינורות Zr-2.5Nb לחץ. תחנות CANDU מוקדמות מועסקות Zircaloy-2 עבור צינורות לחץ, אבל סגסוגת ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ עמידת רגל סיפקה שיפור משמעותי בהתנגדות רפלקציה לאחור, תוך סדקים של פגום ותפקוד קר, המיקרו-ניתוח הוא הסתברות יעילה לייצר מבנה מתכתי של β-α-דלקת ריאות-אוגרעינייה.

אינטגרציה כימית עם Alloy Performance

חומרים מתקדמים מבינים את הפוטנציאל המלא שלהם רק כאשר משולבים עם משטרים כימיים ממוטבים מים.אימוץ של pH גבוה:0 â € 10 â € 1 מטרות במערכת התחבורה העיקרית של חום, בשילוב עם בקרת חמצן מתמוססת קפדנית, מקדם היווצרות של שכבת תחמוצת רזה ויציבה יותר על פני Z-2.5Nb. זה גבולות מימן, אשר הוא מבשר למשקעים חמים לאחר מכן, ו- 2 פעמים ביצועים של מחזוריות, אשר אינם יכולים להיות מטופלים באופן עצמאי של נתונים של מחזורי נתונים של מחזורי נתונים של דלקת מפרקים, אשר מתחת לפני השטח של המערכת.

משטחים ו- Calandria Tube Optimization

בצד הצינור של הקרלנדריה, Zircaloy-2 נשמר אך עם תוכן tin מעודן ומשפר את סימורי פני השטח.שינויים אלה להפחית את קורוזיה הצל שבו צינורות לחץ צינורות קלנדריה נמצאים קרוב, מונע הפיכה גליונית שיכולה להאיץ קיר דקינג. השילוב של סגסוגת עם הנדסה פני השטח הרחיב את החיים באופן צפוי על פני הצי, תמיכה עקבית מרווחי בדיקה וצמצום תחזוקה לא מתוכננת.

דלק קלדלינג ו- Pellet Technology Advances

ציפוי דלק התקדם Zircaloy-4 לעבר סגסוגת Zr-Nb-Fe מתקדמת כגון ZIRLO ו- Optimized ZIRLO, אשר מוערכים עבור יישומי CANDU כדי לאפשר כוויות גבוהות יותר מחזורי דלק ארוכים יותר.למרות CANDU באופן מסורתי משתמש חבילות דלק קצרות כדי להתאים תכופים, תוכניות צרבת מורחבות דורשות הדורשות קלד כי יכול לעמוד בלחץ גבוה גז ותקף Frossive.

בצד ה- ⁇ , גדול גרלין דופד UOOMOIRLT:0 [2FreaLT] ודלקים קרמיקה מורכבים המשלבים תחמוצת beryllium או carbide סיליקון הוכיחו את היכולת להוריד טמפרטורות מרכז על ידי 100-150 מעלות צלזיוס במנהיר של דלק שווה ערך.

דלק קטלני - Tolerant Fuel Coatings

סגסוגת כרום ופקקאל, שפותחה במקור עבור תוכניות דלק נוזלי מים אור סובלניים תאונת מים, מוערכים כעת עבור CANDU דלק Sheaths. at Chalk River Laboratories, Cr-coated Zircaloy-4 דגימות הציגה הקרנה של פרויקט זיהוי מסודר בקטנטיקה של 1,400 C, באופן משמעותי שימור מימן וקידוד של תרחישים של DEAFed עדיין נמשך עד אפסי של בטיחות.

שינוי ושיקום חומרים

רכיבים גרפיטיים בתוך הסביבה של מאינטרטור של calandria מנוסים שינוי ממדי ו חמצון רדיוליטי בכיתות מוקדמות. Newer-grain, מסובייק גרפיט מתוחה, מוסמך לתוכנית CANDU המתקדמת, להציג ירידה משמעותית ירידה משמעותית של התכווצות המושרה של אי-הקרינה ומודולוס גבוה יותר של קרע, שמירה על גיאומטריה קריטית על פני התכנון של התחנה.

עבור תאים בקרת אזור נוזלי ותאים מוטות, תשומת לב עבר חומרים עם תוכן מינימלי cobalt כדי להפחית את שחרור המוצר הפעלה ולשמור על שדות קרינה סגורה מנוהלת. ציוני פלדה 316L וגרסאות קנייניות נמוכות-קובלט נמוך הקנייניות כבר נסוגו, עם שיפור corrosion תחת צינורות מוטטור.

שיפור בטיחות באמצעות מדע חומרי

במהלך תאונה גדולה של אובדן-של-פח, שלמות הצינור בלחץ תלויה בעוצמה גבוהה של זמן. Zr-2.5Nb, עם β-Nb מבוזרת היטב, שומרת על כוח מכני לטמפרטורות גבוהות יותר מאשר ציונים Zircaloy מוקדם יותר, עיכוב בלוני בלון וקרע. זה שולי מורחב זה מספק זמן נוסף עבור הפעלת חירום ומונע מתפוררות דלק שיכול להכיל את השלמות הערוץית.

ברצףי תאונות חמורים מעל 1,200 מעלות צלזיוס, התנהגות חומרית הליבה שולטת בשיעורי ייצור מימן וחמצן בצד קיטור כי צורכת מלאי מגניב. Chromium ו- FeCrAl ציפויים על היתות דלק מוערכים באמצעות תוכניות בינלאומיות; בדיקות מעבדה מראות הפחתה דרמטית בקינטיקה חמצון, חיתוך ייצור מימן ושימור של דיוטי קלפיות עבור תרחישים מצופים.

ניהול Hydride Craing Management

[ה] hydride סדקing נשאר מנגנון ההשפלה העיקרי מגביל את חיי הצינור לחץ.חומרים מתקדמים נגד זה על ידי צמצום זרם מימן באמצעות התנגדות קורוזיה משופרת ולהגדיל את גורם עוצמת הלחץ (KirFLT:0IHHoriph:0IHHFLT:1), החלפת צינורות צינור זרם נתונים מבוזרים להשיג KLT:2IHFLT 3 מעל 10am בטמפרטורה הפעלה, בהשוואה ל- 7bnbnbnbnb, 000 בדיקות מעקב מתקדמות.

כלכלה וביצועים בחוץ

חומרים מתקדמים תומכים ישירות בעוצמות של עד 3% באמצעות שולי תרמי-hydraulic משופרים. יציבות ממדית יותר של ליטיצ'ה הליבה, נשמר על ידי שיעורי מצמרר נמוך יותר, שומר על התפלגות פלוקס שטוחה מעל מחזור הדלק, לחלץ יותר אנרגיה לחבילה.

פיזור מחדש הפכו קצרים יותר וצפויים יותר מכיוון שסגסוגת מודרנית מציגה פחות עיוותים בreactor ופחות פגמים בלתי צפויים. בתחנת דרינגטון של אונטריו, היחידה המשוחזרת הראשונה חזרה לשירות חודשים לפני לוח הזמנים, המיוחסת בחלק למצב הצפוי של חומרי הליבה לאחר 25 שנים של ניתוח מתקדם המסתמך על תכונות מדויקות של חומר אלסטי - ממודלים משופרים מהנתונים המיקרו-מדומים - דחוסים יותר.

נתיבי תגמול והתאמה חומרית

שום חומר מתקדם נכנס למתקן מסחרי ללא הסמכה ממצה.קהילת CANDU משתמשת במסגרות המתמקדות ב-FLT:0CSA N285.0 סדרה N285.0 FLT:1 ו ASME Boiler ו-Celssel Code סעיף III, Division 1. for Zr-2.5Nb צינורות, הסמכה כוללת בדיקות של מאות צינורות מעקב בתוספת חיקוי מואץ בחומרים של בדיקות כגון NRU ו-2.5Nice React.

מודלים חישוביים בקנה מידה רב מקשרים כעת סימולציות מולקולריות של ארקיידים ראשוניים של חלקיקים סופיים של צינורות לחץ שלמים.ועדת בטיחות גרעינית הקנדית מקבלת מודלים כגון חלק ממקרה הבטיחות של הרחבה לחיים, בתנאי שהם מאומתים נגד תוצאות בדיקה נרחבת בשירות.זה מקטין את הצורך בשוליים עיצוב שמרניים מדי, ומאפשר שירותים לפעול קרוב יותר ליכולת החומרית אמיתית תוך שמירה על שולי בטיחות.

תשתיות הייצור ושרשרת האספקה

הייצור הגלובלי של ספוג ספוג זירקוניום מרוכז במספר מוגבל של מתקנים.פול קשת חוזר כדי להשיג הומוגניות מוסיף חודשים לייצור לוחות זמנים.מרואי קנדיים, כולל BWXT אנרגיה גרעינית קנדה ו- Cameco דלק ייצור, השקיעו קווי ייצור מקומיים מלאים עבור צינורות לחץ, צינורות זמן קנדריה, דלק Sheaths - מספוגה לסיים את שרשרת האספקה הזו, המצוטט על ידי מודל 1Fal, באופן ישיר, כדי להפחית את הפחתת יעילות של תעשיית החשמל של 1F:

מחקר חומרים הבאים

כורים מחקר ו מאיץ יון הם פיזור חד-חמצני מכווץ (ODS) פלדה המכילה חלקיקים ytria, אשר מציג התנגדות יוצאת דופן לנפיחות במינונים מעל 100 עקירה לאטומי.אם להצטרף טכניקות כי שמירה על פיזור חלקיקים ניתן לפתור, פלדות אלה יכולים לשמש כ caland-חיים ארוך-חיים או צינורות קצה מתאים.

⁇ גבוהה-entropy המכיל ארבעה או יותר אלמנטים עיקריים ביחסים ליד-קוויטינמיים נחקרים ב-FLT:0 University of TorontotureFLT:1 ו- Canadian גרעין Laboratories. יצירות מסוימות מראות דחייה תחת הפגזה כבדה והפרדה מופחתת הנגרמת קרינה, פוטנציאל לתרגם רכיבי קלדה או דלק ששמרו על נכסים במשך 60 שנים או יותר בעוד עשור נוסף של שימוש ב-Zb-Ob-uper זה, אשר הביא לפריסהחומרים מסחריים דומים יותר, אשר הביאו לפריסה.

העברת ידע תפעולית מעבר לצי

יותר מ-1,500 שנות כורים של CANDU ניתוח מספקים נקודת נתונים שאין כמותה לאימות ביצועים חומריים. צינורות הלחץ המוקדמים עם תוכן מימן מקומי לא נכשלו בשל היווצרות blister, מה שמוביל להשלמת יתר של מפרטים הייצור. CANDU 6 תחנות בארגנטינה, רומניה ודרום קוריאה לשתף נתונים מעקב באמצעות קבוצת בעלי CANDU, המאפשרת שיתוק עולמי של מודלים נגד כימאי מים שונים ו-Rextrax.

תובנות אלה ניזונות חזרה לתוך עיצובים כמו CANDU 9 ואת CANDU 6 (EC6). EC6 משתמשת צינור קלנדריה עבה יותר עם טיפול משטח משתנהאומת על ידי התבוננות של קורוזיון צל כמעט אפס על צינורות מטופלים דומים ביחידות וולסמונג.

השפעה סביבתית וניכוי הטבות

סגסוגת דלק נמוכה ושליטה של אלמנטים של חשמלית כבר להפחית את נפח הפסולת ברמת ביניים במהלך שיפוץ.חומרים המאפשרים שריפת דלק גבוהה יותר תרגם פחות מחסני דלק בילו במשך שעה, ישירות להפחית את הביקוש לקיבולת אחסון דלק משומש.שיפור יכולת החיזוי של הפסקת עישון צינור לחץ של הפסקת עישון קצה של החיים מאפשר ניתוק תוכניות כדי למנוע התאמות יקרות, באמצעות התנהגות ידועה עבור פעילות שמרנית ולא משככי נרחב.

מחקר באוניברסיטת אונטריו טק מעריך האם חומר צינור לחץ מזעזע יכול להיות ממוחזר אלקטרוכימי כדי לשחזר את zirconium לשימוש לא-גרעיני. בעוד כלכלה עדיין לא מוכח בקנה מידה, גישה כזו מיושר עם מטרות קיימות רחבות יותר ומפחיתה את נפח הפסולת הפעילה הדורשת סילוק גיאולוגי עמוק.

מפת דרכים לחלוקת עתיד

העשור הבא יתעצב על ידי מושגי דלק סובלניים, מודלים חיזוי נאמנות גבוהה, ואת הצורך להאריך את חיי התחנה מעבר ל 50 שנים תוך הכנתם של מבנים חדשים פוטנציאליים. ציפויים מתקדמים עשוי להיות החומרים החדשים הראשונים בשירות מסחרי, בהתחשב נתונים תומכים נרחבים מתכניות בינלאומיות. Longer-term, פלדה או מאטרקס מאטרקסוזיס קרמיקה יכולים להיכנס לרכיבים לא-דלק ספציפיים באמצעות הפגנות מוקדמות עד 2030.

מעבדות גרעיניות בקנדה בונה מתקן חדש מוגן לבחון ערוצי דלק מלאים באורך מלא, צעד הכרחי לקבלת רגולטורי של חומרי צינור חדשים.קבוצת העבודה הטכנית של סבא"א על טכנולוגיות מתקדמות עבור מגיבים מים כבדים ממשיכה לתאם קמפיינים הסמכה. כמו אלה המאמצים בוגרים, טכנולוגיית CANDU תספק מקרים בטיחות חזקים יותר תוך שיפור התחרותיות הכלכלית בתערובת אנרגיה נמוכה פחמן.

הזיקוק הפרוגרסיבי של חומרים בכורות CANDU מייצג עשרות שנים של הנדסה מתמשכת, מדע בראשותו, אשר משנה באופן קולקטיבי את המעטפה הבטיחותית.כל אחוז של התנגדות זחילה צבר, כל מיקרון של שיעור ההריסה נמנע, וכל רמה של שולי תאונה שגודלה הושג באמצעות מחקר מכוון משוב מבצעי.