תגובת מים מלחיצה (PWRs) יוצרת את עמוד השדרה של צי האנרגיה הגרעינית העולמי, החשבונאות על יותר מ -60% מכל הכורים התפעוליים ברחבי העולם.בלב כל PWR הוא כלי הלחץ הכור (RPV), מבנה המכיל פלדה מסיבי חייב לעמוד בטמפרטורות קיצוניות, לחץ גבוה וקרינת נויטרונים אינטנסיבית במשך עשרות שנים.

הבנת נזקי קרינה ב-Reactor Vessels

ההפגזה Neutron מהגרעין הגרעיני גורמת למגוון שינויים מיקרו-אורליים בפלדות ferritic המשמשות ל- RPVs.האפקט המעכב ביותר הוא התגלמות קרינה, שבו החומר מאבד את הנקילות והופך נוטה לשבר.זה מתרחש באמצעות היווצרות של חומרים טרום-חרוששים עשירים נחושת, זרחן בהפרדה, ויצירת פגמים בשלב זה לתוך פירוק חומרים מסוכנים, אך הם גם לאחר שגורמים קשים של מתחמי לחץ דם נמוך, אך הם ממושכים, אך הם הופכים להפחתה של מתחמי לחץ דם, אך הם ממושכים, אך הם מתחמי לחץ דם נמוך יותר, אך הם מתחמיים, לאחר שגורמים חמורים, אך הם ממושכים, לאחר שגורמים חמורים יותר, אך הם ממושכים, לאחר שגורמים חמורים יותר, לאחר שגורמים חמורים יותר, לאחר שגורמים חמורים יותר, לאחר שגורמים חמורים יותר, לאחר שגורמים חמורים יותר, לאחר שגורמים חמורים יותר, לאחר שגורמים חמורים יותר, לאחר שגורמים חמורים יותר, אך הם מתחמי לחץ דם, אך הם מתחמי לחץ דם, לאחר שגורמים חמורים יותר, אך הם מתחמי לחץ דם נמוך של מתחמי לחץ דם, לאחר שגורמים חמורים יותר, לאחר שגורמים חמורים, לאחר שגורמים חמורים יותר, אך הם מתחמי

מנגנון השפלה קריטי נוסף הוא נפיחות מושרה קרינה, שבו היווצרות רִיק גורמת הרחבה קבועה נפח.בכלי PWR, נפיחות היא פחות חמורה מאשר רכיבים כור מהיר, אבל זה עדיין חייב להיות אחראי על ניתוחי מתח.התקדמות בייצור עכשיו לאפשר שליטה הדוקה יותר על המיקרו הראשוני של פלדה, אשר משפיע ישירות על הניקוי והצמיחה של ריקות ו precipitates תחת תאורה מכנית יכול ליצור קרינה מדויקת יותר.

חידושים במדעי החומר

דלת פחמימות ו- Ultra-Pure Steels

הדרך הישירה ביותר להתנגדות לקרינה גבוהה יותר היא להפחית את התוכן הנחושת בפלדה. A508 כיתה 3 ו- A533 B פלדה המשמשים עבור RPV forgings והצלחות בדרך כלל יש רמות נחושת סביב 0.10-0.15 wt%. , שיחות חדשות עבור שגרה מתחת 0.05 wtogens) ו- עבור כמה סגסוגת מתקדמת מתחת 0.02 wt%.

High-Nickel ו-Manganese-Alloyed Steels

הגדלת התוכן ניקל מעל טווח המעבר המסורתי 0.5-1.0% הוכח לקדם מבנה ביסטיטי יציב יותר ולהפחית את השינוי בטמפרטורת המעבר דוקטרילי-ל-ליטר תחת אי-ההההההההההההדה. Alloys עם 2–4% ניקל עכשיו להיות מוסמך הדור הבא RPVs. עם זאת, בקרה זה הכרחי כי ניקל יכול גם להחמיר את ההפרדה.

Zirconium-based Claddings ו- Innerers

בעוד הקליפה כלי מספק כוח מבני, פני השטח הפנימיים שמקשרים את הכורגן לעתים קרובות מוגן על ידי שכבת פלדה אל-חלד להתנגד קורוזיה. שיטות ייצור מתקדמות עכשיו לאפשר השימוש של ⁇ מבוסס zirconium עבור ציפוי זה, אשר יש באופן טבעי יותר נמוך ממכשולים עצביים דקים והתנגדות גבוהה יותר של לחץ כבד קריפטומטרה (Ricyd) הוא גם חומרים דליקים יותר, אך לא ניתן להחיל את חומר ניקוי תרמילא-Hed פלדה, אלא גם כן, אלא גם כן, אך ורק חומר ניקוי תרמילא יכול להיות מחוספסה, אך ורק חומר ניקוי כהה יותר, כמו גם כן, אך ורק חומר ניקוי תרמילא יכול היה להפחית את הציפויטרנטי יותר, כמו גם כן, כמו גם מחוספסת פלדה דק יותר, אך ורק מחוספסת פלדה חזק יותר, אך ורק חומר ניקוי תרמילא יכול היה להפחית את הני, כמו גם מחוספסת פלדה כהה יותר, אך ורק מדלקות פלדה כהה יותר, אבל זה רק מדכא פלדה כהה יותר, כמו גם מחוספסת פלדה כהה יותר, כמו גם מחוספסת פלדה כהה יותר, אך ורק נגד ציפוי מתכתי פלדה כהה יותר, כמו גם מחוספסת פלדה כהה יותר, אבל זה קלפט

כדי לבחון לעומק את תוכניות ההסמכה החומרית, ראה את הדו"ח הטכני של NRC על כלי מעקב אחר כלי כורה 1

תהליכי ייצור

גדול-Scale Forging and Ingot

RPVs מודרניים מופרשים טבעות מזוייפות יחיד, חיסול של Welds ותיק שהיו פעם נקודות חלשות.התקדמות ב- ingot ליהוק, כולל שואב אבק degassing ו- multistream לשפוך, לאפשר ייצור של 500-600 מטר לאוטים עם אחידות כימית חסרת תקדים.השימוש ברצף עיבוד חם, כגון רב-מסלולים עבור מבנים מבוקרים ונקיים, מכיל פחות דגנים מכניים או יותר, כי הוא משפר את הפחתת עמידות מכנית.

אופטימיזציה לטיפול

תהליך המזג שלאחר quenching קובע את ההפצה האחרונה carbide ואת הקשיות של פלדה. על ידי שימוש במודלים של דינמיקה נוזלי מחשב ו מחסנים החלפת, יצרנים יכולים עכשיו להשיג עקבי מאוד חימום וקירור על פני חלקים גדולים.תאים לוחות זמנים מזג כי לייצר מבנה ביאט נמוך יותר הוכח למזער את השינוי בעובי Charpy לאחר קריפטציה כמה טיפולים מתקדמים יותר.

שליטה ונקיות

עמידות קרינה רגישה מאוד לריכוז של אלמנטים של רמס כגון sulfur, ארסן, אנטימוני, ו-tin. תהליכים משניים מודרניים להפחית את הנפיחות מתחת 0.002%, ו-Vallow induction בשילוב עם אלקטרון beam refining יכול להשיג רמות דחייה מוחלטות נחשב בעבר בלתי ניתנות להשגה.

סקירה מצוינת של שיטות פלדה נקיות מסופקת על ידי מדריך טכני 0Outokumpu על ייצור פלדה נקייה FLT:1.

טכנולוגיות מתקדמות

לייזר Beam Welding

לייזרים סיבים בעוצמה גבוהה עכשיו מאפשרים את הפרצה של פלדה עבה שטח עם קלט חום מינימלי. עבור יישומים RPV, לייזר ריתוך מפחית את רוחב האזור המושפע חום (HAZ) רק כמה מ"מ, בהשוואה ל -10-20 מ"מ טיפוסי של מחסנית באיכות נמוכה מאוד, כי זה HAZ מכיל פחות דגנים מכווצים ופחות חיסורת, הן יכולות להיות מאיץ של תהליך איסוף אוטומטי.

אלקטרון באם מת

אלקטרון beam Welding (EBW) מציע חדירה עמוקה יותר עם אזור היתוך צר מאוד.עבור צלחות עד 100 מ"מ עובי, EBW יחיד-pass יכול לייצר מפרקים מלאים-penetration ללא חומר מילוי, לחלוטין מבטל את הצורך של מספר חולפים ואת משטח ה- Rzztime התלויה.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

למרות יותר נפוץ על ⁇ אלומיניום, חיכוך מעורר נשימה (FSW) מותאם עבור יישומי פלדה RPV. FSW משתמשת כלי רוטט כדי לפענח את החומר, לייצר חום באמצעות חיכוך ללא היתוך.פרק המדינה וכתוצאה מכך לא יש סדקים חזקים של עבודה חנק, עיוות נמוך, מבנה גרגר מבוזר דק, עמיד מאוד נזק קרינה מעוקבת באמצעות סגסוגת מתכתית (RSD) מאפשר עכשיו חיתוך פלדה טיפוסית של סגסוגת מתכתית של 200 ליטר).

אופטימיזציה לטיפול בשרירים לאחר לידה

את הלחץ השונה שנותר על ידי השקיה יש להקל על דרך טיפול חום לאחר מגובן (PWHT) כדי להפחית את כוח הנהיגה לצמיחה הנגרמת קרינה.התקדמות בעיצוב פרווה ובקרת טמפרטורה עכשיו לאפשר הקלה בלחץ בשיעורים מבוקרים הדוקים, הימנעות היווצרות של מחסנית מתחים-גיליים מחנקת, כמה יצרנים מאמצים הפחתה מקומית עבור תיקונים בשטח, אשר מפחיתה את העומס התרמי על כל כלי השיט המנבאים תוך כדי אלגוריתמים בלחץ מוחלט של מחזורי לחץ ונית.

טיפול פנים ו-Cotings

תגית: Thermal Spray Coatings

דלק חמצן גבוה (HVOF) ורסס פלזמה משמשים כדי ליישם ציפויים עמידים לבישים וקורטוזיון לציפויים פנימיים RPV. אלה ציפויים, לעתים קרובות על בסיס ניקל-chromium או ברזל-chromium-aluminium ⁇ , לספק מחסום המקטין את התוקפנות של מימן ו-corrosive מינים.

ניטריינג וקרבור

טיפולים פני השטח הארוכימיים כגון גז nitriding ו carburizing לייצר שכבת דיפוזיה קשיחה שמתנגדת ללבוש וקורוזיון תוך שמירה על הפנים הקשיחות. עבור יישומי RPV, חנקן זמני נמוך (below 550 מעלות צלזיוס) נמנע חישה של ציפוי פלדה אל-חלד ומצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמציינת עיוותים.

ניקל פלאטינג

ציפוי ניקל-זרחן אלקטרוless (Ni-P) מופקד ישירות על פלדה ללא זרם חיצוני, מבטיח עובי אחיד אפילו על ג'ממות מורכבות כגון קרני רדיו פנימי נושל ובקרת צינורות מוטה. ציפויים אלה מציגים עמידות קרינה מעולה עצמם ולספק מחסום לקורטוזיה ומניאקציה פנימית כוללת.

פרטים נוספים על טכנולוגיות ציפוי ליישומים גרעיניים ניתן למצוא במדריך ה-0IAEA לניהול ההזדקנות של כלי שיט קלדינג'ר 1 (המדריך להזדקנות)

כיוונים עתידיים ואתגרים

NNstructured ו Oxide Dispersion מחזק את Alloys

אולי הגבול המרגש ביותר הוא פיתוח של פיזור תחמוצת (ODS) פלדה, המכילה פיזור אחיד של yttria בקנה מידה בגודל ננומטר (Y2O3) חלקיקים אלה משמשים כטבעות עבור vacancies הנגרמת קרינה ו interstitials, ביעילות מדכא נפיחות ו embriment. ODS הוכחו כדי לשרוד חשיפה נויטרונים מעבר לביקושים לטווח ארוך (Ric) אבל הוא יעיל יותר מפצעי מתכת מנוסים יותר, אך דורש ריכוזי מתכת (Ric) הוא יעיל יותר, 000), אך הוא יעיל יותר, 000 גרם).

ייצור תוספתי עבור פנים מורכבות

אבקת לייזר אבקת היתוך ופירוק אנרגיה מכוונת נחקרים על ידי ייצור רכיבים פנימיים של כור כמו מבני תמיכה הליבה, תערובת זרימה ואפילו חדירה נושלות. שיטות אלה מאפשרות ערוצי קירור פנימיים, יצירות מדורגות, וצורות ליד-נט אשר להפחית את רכיבי הפסולת החומרית ואת זמן להוביל. , מיקרו-מבנים המיוצרים על ידי תוספת ייצור הוכחו להציע עמידות קרינה דומה לחומרים מורכבים, עם מספר נוסף של תוספת עבודה עדיין מתאים.

בקרה מלאכותית ובקרה של תהליכים

למידת מכונה משמשת יותר ויותר לייעל את הפרמטרים של הרכב החומרי והייצור.על ידי ניתוח מסדי נתונים של תוצאות בדיקת הקרנה, רשתות עצביות יכולות לחזות את השינוי בטמפרטורת המעבר דוקטרילי-לברי-מטווח כתפקוד של כימיה, טיפול חום, ושפעת. יצרנים משתמשים במודלים אלה כדי לתקן את החומר הנכנס לפני ייצור, להבטיח שכל כלי שיט משיג את עמידותו לקרינה, בתוך מערכות ראיית מחשב, אך ורק לפני שתהליך זה היה סטנדרטי של בקרה סטנדרטית, אך ורק לפני זמן לא ניתן היה מסוגל לעקוב אחר רמת בקרה מתקדמת, אך ורק לפני הדפסה, אך ורק לפני שרמת דיוק, הוא מסוגל לבצע קרינה מתקדמת, אך ורק לפני שתהליך זה, אך ורק לפני שרמת דיוק, הוא תהליך של זמן, הוא מסוגל לפקח על פני רמת דיוק גבוהה, אך ורק לפני ייצור, אך ורק לפני ייצור, בשלב זה, אך ורקמות, בשלב זה, בשלב זה, הוא בשלב זה, הוא בשלב זה, בשלב זה, אך ורק בשלב זה, בשלב זה, אך ורק בשלב זה, הוא בשלב זה, בשלב זה, בשלב זה, הוא למעשה, בשלב זה, אך ורק בשלב זה, הוא מסוגל לבצע בדיקות קרינה מתקדמת של תפקוד יעיל של תפקוד קרינה מתקדמת, אך ורק בשלב זה, הוא למעשה, אך ורקורד, אך ורק

אתגרים מתקדמים

למרות ההתקדמות, מכשולים משמעותיים נשארים.העלות של פלדה אולטרה סגול, השקועה מתקדמת, ציפוי פני השטח מוסיף 15-25% למחיר של RPV מסורתי, אשר חייב להיות מוצדק נגד החיים התפעוליים המורחבת. ולדינג של פערים גבוהים דו-מנועי לתוך חלקים גדולים מאתגרים עקב סדקים חמים רגישים, ובדיקה של אלקטרום עבה יהיה אנול דורש גם פיתוח חדש של חומרים אלה לטווח ארוך.

לסיכום הנוכחי של סדרי עדיפויות מחקר, ראו את דוח FLT:0NEA על חומרים מבניים עבור מערכות גרעיניות מתקדמות FLT:1.

מסקנה

ההתקדמות בייצור כלי שיט כורים PWR חיונית לפעילות בטוחה, כלכלית, בת קיימא של תחנות כוח גרעיניות מעבר לתקופת הרישיון המסורתית בת 40 שנה. על ידי שילוב כימאים פלדה אולטרה סגול עם עיבוד תרמומאני מדויק, טכניקות מתקדמות וציפוי מגן, יצרנים יכולים כעת לייצר כלי שיט שמתנגדים לקרינה ונפיחות הרבה יותר טוב מאלה שנבנו בשנות ה-70 וה-80 של המאה ה-20, ימשיכו לפעול גם בתחום האנרגיה הנקייה, אך לא , אלא גם כן, כדי לקדם חומרים נוספים, אך לא יהיו מסוגלים לשלוט על בסיס כוח גרעיניים, אלא גם על בסיס כוח, אך ורק על בסיס כוח, אך ורק על ידי הגבלת זמן בטוח, אך ורק על ידי הגבלת זמן של אנרגיה, אשר מונעים, אשר מונעים, רק על ידי הגנה, אשר מונעים, אשר יאפשרוגן, רק על ידי הגבלת זמן, תוך שמירה על ידי הגבלת זמן, תוך שמירה על בסיס כוח, אשר יאפשרוגן, תוך שמירה על בסיס כוח, תוך כדי הגבלת זמן רב יותר, תוך שמירה על בסיס קרינת הגנה על בסיס קרינת הגנה על בסיס קרינת הגנה על בסיס קרינת הגנה על בסיס כוח, תוך שמירה על בסיס קרינת הגנה מפני פיתוח אנרגיה גרעינית, אשר מסייעות, תוך שמירה על בסיס כוח, אשר מסייעות, אשר מסייע