Μικροί αρθρωτοί αντιδραστήρες (SMR) και κράματα νικελίου: Υλικά για την επόμενη-Gen Nuclear

Οι μικροί αρθρωτοί αντιδραστήρες (SMR) δεν είναι απλώς μειωμένες-εκδόσεις των συμβατικών αντιδραστήρων υπό πίεση-νερού. Αρκετά προηγμένα σχέδια είναι πιο ζεστά, χρησιμοποιούν διαφορετικά ψυκτικά - ήλιο, υγρό νάτριο ή τετηγμένο φθοριούχο άλας αντί για νερό υπό πίεση - και στοχεύουν σε διάρκεια ζωής και κύκλους λειτουργίας που ωθούν τα δομικά υλικά πολύ πέρα ​​από τη θερμοκρασία και τη διάβρωση που ο συμβατικός πυρηνικός-ανοξείδωτος χάλυβας ήταν κατάλληλος για χρήση.

Κράματα με βάση το νικέλιο-είναι η οικογένεια υλικών που βρίσκεται στην καλύτερη θέση για να κλείσει αυτό το κενό και εμφανίζονται ήδη σε όλη την προηγμένη αλυσίδα εφοδιασμού του αντιδραστήρα: ως σωλήνες γεννήτριας ατμού σε ελαφρύ-νερό SMR, ως ενδιάμεσο υλικό εναλλάκτη θερμότητας σε σχέδια με αέριο-ψύξη και ως υποψήφιο πρωτεύον-υλικό βρόχου σε αλάτι{{3}ψύξη. Αυτός ο οδηγός εξηγεί γιατί τα κράματα νικελίου έχουν σημασία για τα SMR, ποιες ποιότητες είναι ήδη κωδικοποιημένες-σε σχέση με την ανάπτυξη ακόμη και πώς να σκεφτείτε την επιλογή υλικού στις διάφορες κατηγορίες τεχνολογίας SMR.

Τι είναι οι μικροί αρθρωτοί αντιδραστήρες και γιατί οι ανάγκες τους σε υλικά διαφέρουν από τους συμβατικούς αντιδραστήρες;

Τα SMR καλύπτουν πολλές διαφορετικές κατηγορίες αντιδραστήρων με πολύ διαφορετικά ψυκτικά μέσα και θερμοκρασίες λειτουργίας, και αυτή η ποικιλομορφία - όχι μόνο το μικρότερο μέγεθος - καθοδηγεί τον διευρυμένο ρόλο για τα κράματα νικελίου.

Ο όρος "SMR" περιγράφει έναν-εργοστασιακό, αρθρωτό αντιδραστήρα γενικά κάτω των 300 MWe, αλλά ο όρος καλύπτει πολλές θεμελιωδώς διαφορετικές τεχνολογίες. Οι ελαφρύ-SMR νερού (όπως το σχέδιο της NuScale και το BWRX-300 της GE Hitachi) χρησιμοποιούν την ίδια χημεία ψυκτικού υγρού υπό πίεση ή βρασμού με τους συμβατικούς μεγάλους αντιδραστήρες και λειτουργούν σε παρόμοιο εύρος θερμοκρασιών, ώστε να βασίζονται σε μεγάλο βαθμό σε καθιερωμένο πυρηνικό χάλυβα{{6} και χάλυβα χαμηλής ποιότητας{7}. προορίζεται για συγκεκριμένα εξαρτήματα υψηλής αντοχής, όπως σωλήνες γεννήτριας ατμού.

Οι αντιδραστήρες που ψύχονται με αέριο σε Οι γρήγοροι αντιδραστήρες που ψύχονται με νάτριο (όπως ο σχεδιασμός Natrium της TerraPower) χρησιμοποιούν υγρό ψυκτικό μέταλλο σε μέτρια-έως-υψηλή θερμοκρασία και χαμηλή πίεση. Οι αντιδραστήρες υψηλής θερμοκρασίας που ψύχονται με φθόριο-αλάτι-ή FHRs (όπως το σχέδιο Hermes της Kairos Power), κυκλοφορούν λιωμένο φθοριούχο άλας ως ψυκτικό γύρω από το στερεό βοτσαλωτό καύσιμο TRISO, ενώ οι αντιδραστήρες πραγματικού λιωμένου άλατος διαλύουν το καύσιμο απευθείας σε ένα κυκλοφορούν αλάτι. Κάθε μία από αυτές τις κατηγορίες τοποθετεί έναν διαφορετικό συνδυασμό θερμοκρασίας, χημείας ψυκτικού και περιβάλλοντος νετρονίων στα δομικά υλικά της.

Πίνακας 1. Αντιπροσωπευτικές τάξεις τεχνολογίας SMR, κατά προσέγγιση θερμοκρασίες λειτουργίας και παραδείγματα σχεδίων. Τα στοιχεία γενικεύονται ανά κατηγορία αντιδραστήρα για επεξήγηση. Τα σχέδια συγκεκριμένων προμηθευτών ποικίλλουν και οι επίσημες προδιαγραφές θα πρέπει να επιβεβαιώνονται με βάση την τρέχουσα τεκμηρίωση του προμηθευτή και των κανονισμών.

Γιατί οι προηγμένοι αντιδραστήρες χρειάζονται κράματα νικελίου αντί για τυπικό ανοξείδωτο χάλυβα;

Ο συμβατικός πυρηνικός-ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας ποιότητας χάνει πολύ μεγάλη αντοχή σε ερπυσμό και αντοχή στην οξείδωση πάνω από περίπου 550–650 βαθμούς για τη σχεδίαση πολλών-δεκαετιών που απαιτούν οι προηγμένοι αντιδραστήρες, και τα κράματα νικελίου επεκτείνουν τη χρησιμοποιήσιμη δομική υπηρεσία περαιτέρω στο εύρος 700–950 μοιρών που χρειάζεται ο σχεδιασμός του HTGR{6}.

Σύμφωνα με τον Κώδικα Λέβητα και Δοχείου Πίεσης ASME, Ενότητα III, Τομέας 5 διέπει την κατασκευή πυρηνικών εξαρτημάτων υψηλής θερμοκρασίας σε κάθε προηγμένο τύπο ψυκτικού αντιδραστήρα. Για δεκαετίες, μόνο πέντε υλικά ήταν κατάλληλα για αυτήν την υπηρεσία: 2,25Cr-1Mo και βανάδιο-τροποποιημένοι 9Cr-1Mo φερριτικοί χάλυβες, ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας τύπων 304H και 316H και ο ωστενιτικός αλουμινένιος χάλυβας με υψηλό{{15}νικέλιο. Από αυτά, μόνο το Alloy 800H έχει βαθμολογηθεί για σχεδιασμό γνήσιας υψηλής θερμοκρασίας, αμελητέας ερπυσμού που πλησιάζει τους 760 βαθμούς και άνω.

Πάνω από περίπου 550–650 μοίρες , η επιτρεπόμενη σχεδιαστική τάση του τυπικού ανοξείδωτου χάλυβα 304H/316H μειώνεται απότομα επειδή η-εξαρτώμενη από το χρόνο παραμόρφωση ερπυσμού - όχι βραχυπρόθεσμη-απόδοση ή αντοχή εφελκυσμού - γίνεται ο κυρίαρχος τρόπος αστοχίας και ο οξειδωτικός χάλυβας γίνεται επίσης λιγότερο προστατευτικός από ανοξείδωτο χάλυβα σε περιβάλλοντα ηλίου ή αλατιού με υψηλή-θερμοκρασία. Τα κράματα νικελίου όπως το Alloy 617 λύνουν και τα δύο προβλήματα: η υψηλότερη περιεκτικότητά τους σε νικέλιο βελτιώνει την αντίσταση σε ερπυσμό και σε ατμόσφαιρες ενανθράκωσης/οξείδωσης, επεκτείνοντας τις απαιτούμενες θερμοκρασίες σχεδιασμού έως περίπου 954 βαθμούς (1.750 βαθμοί F) σύμφωνα με μια θήκη κωδικού ASME του 2019.

Ποια κράματα νικελίου είναι κατάλληλα ή υπό αξιολόγηση για προηγμένη κατασκευή αντιδραστήρων;

Το Alloy 800H είναι προς το παρόν το μόνο υλικό με βάση το νικέλιο-με πλήρη, μακροχρόνια πιστοποίηση ASME Section III, Division 5. Το Alloy 617 έχει προστεθεί μέσω δύο αποκλειστικών περιπτώσεων κωδικών, ενώ το Alloy 690, το Hastelloy N, το GH3535 και το Alloy 709 παίζουν το καθένα έναν ρόλο, αλλά βρίσκονται σε διαφορετικά στάδια της διαδρομής πιστοποίησης.

Πίνακας 2. Ρουλεμάν νικελίου-και γειτονικά κράματα νικελίου-σχετικά με την προηγμένη κατασκευή αντιδραστήρων, την κατά προσέγγιση σύνθεσή τους και την τρέχουσα κατάσταση πιστοποίησης του κωδικού ΗΠΑ-. Οι αριθμοί περίπτωσης κωδικών, τα όρια θερμοκρασίας και η κατάσταση πιστοποίησης θα πρέπει πάντα να επαληθεύονται με βάση την τρέχουσα ASME BPVC Ενότητα III, Έκδοση Τμήματος 5 και τις ισχύουσες περιπτώσεις κωδικών.

Πώς αποδίδουν τα κράματα νικελίου σε περιβάλλοντα αντιδραστήρων λιωμένου άλατος;

Νικέλιο-μολυβδαίνιο-κράματα χρωμίου όπως το Hastelloy N και το GH3535 αντιστέκονται στη διάβρωση άλατος λιωμένου φθορίου πολύ καλύτερα από τον ανοξείδωτο χάλυβα επειδή η χαμηλή περιεκτικότητά τους σε χρώμιο περιορίζει την κυρίαρχη οδό διάβρωσης - η έκπλυση χρωμίου από την προσθήκη} στο αλάτι διατηρούν τα όρια τους {{4} αντοχή σε υψηλή-θερμοκρασία.

Τα τετηγμένα φθοριούχα άλατα όπως το FLiBe (φθοριούχο λίθιο-φθοριούχο βηρύλλιο) και το FLiNaK (φθοριούχο λίθιο-νάτριο-κάλιο) είναι ελκυστικά ψυκτικά αντιδραστήρα λόγω της χαμηλής απορρόφησης νετρονίων, της υψηλής ογκομετρικής ικανότητας θερμότητας και της χαμηλής πίεσης λειτουργίας, αλλά είναι επίσης χημικά πιο επιθετικά. Ο κυρίαρχος μηχανισμός αποικοδόμησης δεν είναι η γενική επιφανειακή επίθεση, αλλά η επιλεκτική έκπλυση του χρωμίου από τα όρια των κόκκων στο αλάτι, λόγω του οξειδοαναγωγικού δυναμικού του άλατος. Αυτό μπορεί να αφήσει ένα πορώδες, εξαντλημένο από χρώμιο-υποεπιφανειακό στρώμα και, υπό την εφαρμοζόμενη πίεση, να προάγει τη διακοκκώδη διάβρωση- υποβοηθούμενη από ρωγμές.

Το Hastelloy N αναπτύχθηκε-στο Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge τις δεκαετίες 1950–60 ειδικά για να αντισταθεί σε αυτόν τον μηχανισμό για το πείραμα αντιδραστήρα λιωμένου άλατος και - μαζί με το παρόμοιο σύστασης GH3535 της Κίνας, που χρησιμοποιήθηκε στο πρόγραμμα αυτής της χώρας για το πρόγραμμα thorium molten{6} lead restructural still test Οικογένεια κράματος για φθόριο-αλάτι-ψυχόμενοι αντιδραστήρες. Επειδή αυτά τα κράματα δεν έχουν ολοκληρώσει ακόμη τη διαδρομή πιστοποίησης ASME Section III, Division 5 στις Ηνωμένες Πολιτείες, οι προγραμματιστές που επιδιώκουν σχεδόν{11}}σχεδιασμούς FHR και MSR σχεδιάζουν γενικά μια ειδική θήκη κώδικα υλικού, που υποστηρίζεται από δεδομένα διάβρωσης και μηχανικών δοκιμών μακράς διάρκειας, ως μέρος της συνολικής στρατηγικής αδειοδότησης.

Πώς αποδίδουν τα κράματα νικελίου σε αντιδραστήρες αερίου-ψυγμένους, υψηλής{1}}θερμοκρασίας ηλίου;

Το Alloy 617 και το Alloy 800H είναι τα κορυφαία κράματα νικελίου για την υπηρεσία HTGR, επειδή και τα δύο σχηματίζουν ένα σταθερό, προστατευτικό στρώμα οξειδίου του χρωμίου- στο ήλιο και διατηρούν τη χρήσιμη αντοχή ερπυσμού πολύ πάνω από τα όρια του ανοξείδωτου χάλυβα, αν και παραμένουν ευάλωτα σε αργή ενανθράκωση ή απανθράκωση, εάν η πρόσμειξη του ηλίου προκαλεί ψύξη.

Το ψυκτικό υγρό παραγωγής ηλίου σε ένα HTGR δεν είναι ποτέ απολύτως καθαρό - ίχνη μονοξειδίου του άνθρακα, υδρογόνου, μεθανίου και υγρασίας είναι αναπόφευκτα από την εξάτμιση του καυσίμου, του γραφίτη και του συστήματος - και αυτές οι ακαθαρσίες μπορούν να προκαλέσουν είτε την ενανθράκωση (carbon pickup, που ελαττώνει το κράμα) ή την απώλεια του άνθρακα θερμοκρασία. Το Alloy 800H έχει δεκαετίες ιστορίας λειτουργίας σε αυτό το περιβάλλον, συμπεριλαμβανομένων των πρώιμων εγκαταστάσεων επίδειξης HTGR, και παραμένει ένα από τα πέντε αυθεντικά υλικά ASME Section III, Division 5 που πληρούν τις προϋποθέσεις.

Το κράμα 617 έχει χαρακτηριστεί εκτενώς από τα μέσα-του 2000 ως ο κορυφαίος υποψήφιος για τον ενδιάμεσο εναλλάκτη θερμότητας (IHX) - το στοιχείο που μεταφέρει θερμότητα από τον πρωτεύοντα βρόχο ηλίου σε μια δευτερεύουσα διεργασία - επειδή συνδυάζει υψηλότερη-αντοχή θερμοκρασίας από το κράμα υψηλής θερμοκρασίας με το κράμα τετράγωνης θερμοκρασίας με αποκορύφωμα την ASME Code Case N-898, η οποία επέκτεινε την κατάλληλη κατασκευή Alloy 617 έως και 954 βαθμούς (1.750 βαθμοί F).

Τι ρόλο παίζει το Alloy 690 σε SMR με βάση το φως-το νερό-;

Το Alloy 690 είναι το τυπικό υλικό σωλήνων γεννήτριας ατμού και εναλλαγής θερμότητας-για σχέδια ελαφρού-νερού SMR λόγω της υψηλής αντοχής του στη διάβρωση με πρωτογενή καταπόνηση νερού (PWSCC), μια κατάσταση αστοχίας που οδήγησε την πυρηνική βιομηχανία μακριά από τον προκάτοχό της, το Alloy 600, ξεκινώντας από τη δεκαετία του 1980–1980.

Οι ελαφρύ-SMR νερού όπως το σχέδιο της NuScale και το BWRX της GE Hitachi-300 κληρονομούν τα περισσότερα από τα υλικά τους απευθείας από τον μεγάλο-στόλο του αντιδραστήρα υπό πίεση και βραστό νερό, συμπεριλαμβανομένης της εξάρτησης από το Alloy 690 οπουδήποτε έρχεται σε επαφή με νικέλιο-όλα το κράμα χρωμίου υψηλής-καθαρότητας, υψηλής{10}}θερμοκρασίας πρωτογενές νερό υπό υπολειπόμενη τάση από κάμψη ή διαστολή. Το κράμα 600, που χρησιμοποιήθηκε σε προηγούμενες εγκαταστάσεις, αποδείχθηκε ευαίσθητο στο PWSCC στα όρια των κόκκων υπό{11}μακροπρόθεσμη εξυπηρέτηση, οδηγώντας σε δαπανηρές αντικαταστάσεις γεννητριών ατμού σε ολόκληρη τη βιομηχανία.

Η σημαντικά υψηλότερη περιεκτικότητα σε χρώμιο του κράματος 690 προάγει μια πιο σταθερή, συνεχή προστατευτική μεμβράνη οξειδίου κάτω από τις ίδιες συνθήκες χημείας νερού και καταπόνησης, προσδίδοντάς της αξιοσημείωτα καλύτερη αντοχή στο ράγισμα σε δεκαετίες επακόλουθης εμπειρίας λειτουργίας. Επειδή τα ελαφρά-υδατικά SMR λειτουργούν στην ίδια θερμοκρασία και νερό-του ίδιου φακέλου χημείας με τον συμβατικό στόλο PWR, οι σωλήνες Alloy 690 μεταφέρονται ως πιστοποιημένο, αποδεκτό από τον κωδικό-υλικό αντί να απαιτούν νέες-εργασίες πιστοποίησης υψηλής θερμοκρασίας του είδους που απαιτούνται{100}{101} HTGR και salt.

Ποιοι είναι οι βασικοί μηχανισμοί αποδόμησης που πρέπει να αντέχουν τα κράματα νικελίου στην υπηρεσία SMR;

Ο κυρίαρχος μηχανισμός αποικοδόμησης διαφέρει ανάλογα με το ψυκτικό: η ερπυσμού και η{0}}ενανθράκωση ακαθαρσιών διέπουν τα σχέδια αερίου-ψύχονται, η έκπλυση χρωμίου διέπει τα λιωμένα-σχέδια του αλατιού, η διάβρωση από την πρωτογενή τάση του νερού διέπει τα σχέδια του φωτός-τα σχέδια του νερού{5} και η ακτινοβολία{5} ανησυχία για οποιοδήποτε κράμα νικελίου που χρησιμοποιείται σε θέση υψηλής ροής νετρονίων.

Πίνακας 3. Κύριοι μηχανισμοί αποικοδόμησης Τα κράματα νικελίου πρέπει να αντέχουν σε όλες τις κατηγορίες ψυκτικών υγρών SMR και στον κύριο σχεδιασμό ή στους μεταλλουργικούς μετριασμούς που χρησιμοποιούνται στην τρέχουσα πρακτική.

Πώς το ASME Section III, Division 5 χαρακτηρίζει ένα νέο υλικό για προηγμένη χρήση αντιδραστήρα;

Ένα νέο πυρηνικό δομικό υλικό μετακινείται από την κατάσταση υποψηφίου σε πιστοποιημένο μέσω μιας επίσημης διαδικασίας κωδικού ASME-που απαιτεί ένα ουσιαστικό, πολυετές πακέτο δεδομένων σχετικά με τη συμπεριφορά ερπυσμού, εφελκυσμού και κόπωσης σε όλο το προβλεπόμενο εύρος θερμοκρασίας υπηρεσίας, που εξετάζεται και ψηφίζεται από τη σχετική υποεπιτροπή ASME προτού χρησιμοποιηθεί για αδειοδοτημένη κατασκευή.

Το ASME Section III, Division 5 δημοσιεύθηκε για να παγιώσει τους κανόνες πυρηνικής κατασκευής υψηλής{1} θερμοκρασίας για όλους τους προηγμένους τύπους ψυκτικού αντιδραστήρα σε ένα ενιαίο τμήμα, βασιζόμενος σε μεθόδους σχεδιασμού που αναπτύχθηκαν αρχικά για αντιδραστήρες με νάτριο-ψύξης. Η προσθήκη ενός νέου υλικού - όπως συνέβη για το κράμα 617 - απαιτεί από τον παραγωγό του υλικού ή μια κοινοπραξία του κλάδου να συγκεντρώσει ένα πακέτο δεδομένων σχεδίασης Κατηγορίας Α που καλύπτει ιδιότητες εφελκυσμού και ερπυσμού-θραύσης σε όλο το επιδιωκόμενο εύρος θερμοκρασίας, ισόχρονες καμπύλες τάσης-καταπόνησης για υψηλές-δεδομένα υψηλών κρίσεων και κόπωσης, κούρασης, κούρασης πληροφορίες συγκολλησιμότητας, όλες που αναπτύχθηκαν σύμφωνα με τις "Οδηγίες για τις ανάγκες σχεδιασμού δεδομένων για νέα υλικά" του κώδικα.

Στη συνέχεια, η Επιτροπή Λέβητα και Δοχείου Πίεσης της ASME επανεξετάζει και ψήφισε αυτό το πακέτο πριν δημοσιεύσει μια επίσημη περίπτωση κωδικού. Οι περιπτώσεις κωδικών Alloy 617 χρειάστηκαν περίπου μια δεκαετία εργασίας χαρακτηρισμού, αν και η ASME έκτοτε έχει εξορθολογίσει τον κύκλο ανασκόπησης για τα επόμενα υλικά με βάση τα διδάγματα που αντλήθηκαν. Αυτή η διαδικασία είναι ο κύριος λόγος για τον οποίο ορισμένα υποσχόμενα δομικά κράματα νικελίου, όπως το Hastelloy N, παραμένουν υποψήφια και όχι κατάλληλα υλικά για κατασκευές με άδεια στις ΗΠΑ, παρόλο που η διάβρωση και η μηχανική τους συμπεριφορά έχουν μελετηθεί εδώ και δεκαετίες.

Ποιο κράμα νικελίου πρέπει να καθορίσετε για το προηγμένο εξάρτημα του αντιδραστήρα σας;

Ταιριάξτε το κράμα με τη χημεία του ψυκτικού και τη θερμοκρασία του συγκεκριμένου εξαρτήματος, όχι με την κατηγορία του αντιδραστήρα συνολικά, καθώς ένας μοναδικός σχεδιασμός SMR μπορεί να περιλαμβάνει πολλά διαφορετικά περιβάλλοντα λειτουργίας στα κύρια και δευτερεύοντα συστήματα του.

Πίνακας 4. Καθοδήγηση επιλογής κράματος νικελίου σε επίπεδο εξαρτημάτων- με βάση το περιβάλλον ψυκτικού υγρού SMR. Η τελική επιλογή υλικού πρέπει να επιβεβαιωθεί με βάση το εγκεκριμένο σχέδιο του συγκεκριμένου πωλητή αντιδραστήρα και τις περιπτώσεις έκδοσης/κώδικα κωδικού ASME που επικαλείται η βάση αδειοδότησης.

Ποια είναι η τρέχουσα κατάσταση ανάπτυξης SMR και γιατί έχει σημασία για την αλυσίδα εφοδιασμού υλικών;

Από το 2026, οι Ηνωμένες Πολιτείες πέρασαν από τα σχέδια χαρτιού στην ενεργή κατασκευή για πρώτη φορά εδώ και δεκαετίες και αυτή η αλλαγή αρχίζει να δημιουργεί πραγματική σχεδόν{1}}πρόθεσμη ζήτηση για πλάκες, σωλήνα και σφυρηλάτηση πυρηνικής ποιότητας από κράμα νικελίου και όχι μόνο για ερευνητικές{3}}ποσότητες κλίμακας.

Η TerraPower έλαβε την πρώτη άδεια κατασκευής της Ρυθμιστικής Επιτροπής Πυρηνικών των ΗΠΑ που εκδόθηκε ποτέ για έναν εμπορικό μη-ελαφρύ-αντιδραστήρα υδροηλεκτρικής ενέργειας τον Μάρτιο του 2026 και άνοιξε το έδαφος στο εργοστάσιο Natrium με ψύξη νατρίου-στο Kemmerer του Wyoming λίγο αργότερα. Ο αναβαθμισμένος σχεδιασμός SMR της NuScale Power έχει λάβει έγκριση από το NRC και οι επιχειρήσεις κοινής ωφελείας, συμπεριλαμβανομένης της αρχής της κοιλάδας του Τενεσί, έχουν ξεκινήσει προγράμματα ανάπτυξης SMR πολλαπλών-γιγαβάτ.

Το X{0}}το Xe με ψύξη με ήλιο-100 με ήλιο-100 προχωρά μέσω της αναθεώρησης του NRC για μια τοποθεσία στο Τέξας και η Kairos Power συνεχίζει την κατασκευή διαδοχικών μονάδων δοκιμής με ψύξη με φθόριο-στο Τενεσί. Μεγάλες εταιρείες τεχνολογίας έχουν υπογράψει χωριστά πάνω από δέκα γιγαβάτ δεσμευμένης προηγμένης πυρηνικής δυναμικότητας για να βοηθήσουν την ανάπτυξη των κέντρων δεδομένων AI, μια κλίμακα ιδιωτικής δέσμευσης που είναι νέα για τη βιομηχανία.

Για τους προμηθευτές κραμάτων και εξαρτημάτων, αυτό σημαίνει ότι οι ποιότητες κράματος νικελίου που έχουν ήδη συζητηθεί σε αυτόν τον οδηγό - Alloy 690, Alloy 617, Alloy 800H, and the λιωμένο-άλας-ανθεκτική οικογένεια Hastelloy N - μετακινούνται από κυρίως ακαδημαϊκά και εθνικά προγράμματα δοκιμών- Η πρώτη--εμπορική προμήθεια{10}}του είδους, με την ιχνηλασιμότητα της αναφοράς δοκιμών και τη συμμόρφωση με τον κωδικό{11}}να γίνεται μια απαίτηση αγοράς εγγύς-και όχι μελλοντική εξέταση.

Συχνές Ερωτήσεις

Q: Μπορεί ο τυπικός ανοξείδωτος χάλυβας 316 να χρησιμοποιηθεί σε εξαρτήματα SMR;

A: Ναι, για εξαρτήματα χαμηλότερης- θερμοκρασίας. Οι τύποι 304H και 316H παραμένουν πιστοποιημένα υλικά ASME Section III, Division 5 και χρησιμοποιούνται σε προηγμένους σχεδιασμούς αντιδραστήρων όπου η θερμοκρασία λειτουργίας παραμένει εντός του επιτρεπόμενου εύρους τάσεων - γενικά έως περίπου 550–650 μοίρες ανάλογα με τη διάρκεια σχεδιασμού και τη φόρτιση. Πάνω από αυτό το εύρος, η ισχύς ερπυσμού τους μειώνεται πολύ γρήγορα για μια διάρκεια ζωής πολλών{10}δεκαετιών σχεδιασμού, όπου το Alloy 617 και το Alloy 800H αναλαμβάνουν.

Q: Ποια είναι η υψηλότερη θερμοκρασία που μπορεί να αντέξει ένα πυρηνικό-κράμα νικελίου;

A: Σύμφωνα με τις τρέχουσες περιπτώσεις κωδικών ASME Section III, Division 5, το Alloy 617 είναι κατάλληλο για κατασκευή έως και 954 μοίρες (1.750 βαθμοί F), το υψηλότερο όριο θερμοκρασίας οποιουδήποτε υλικού που έχει επί του παρόντος κωδικό-για την πυρηνική κατασκευή των ΗΠΑ. Η πραγματική θερμοκρασία σχεδιασμού του εξαρτήματος καθορίζεται από την ανάλυση βάσης-σχεδιασμού του συγκεκριμένου αντιδραστήρα και όχι μόνο από το μέγιστο όριο κωδικού του κράματος.

Q: Γιατί το Hastelloy N δεν χρησιμοποιείται ακόμη σε αδειοδοτημένο εμπορικό αντιδραστήρα των ΗΠΑ;

A: Όχι επειδή αμφισβητείται η απόδοσή του - έχει δεκαετίες δοκιμών και περιορισμένα δεδομένα λειτουργίας που χρονολογούνται από το πείραμα του αντιδραστήρα λιωμένου άλατος της δεκαετίας του 1960 - αλλά επειδή δεν έχει ολοκληρώσει ακόμη την επίσημη διαδικασία πιστοποίησης υλικού ASME Section III, Division 5 που απαιτείται για αδειοδοτημένη εμπορική κατασκευή στις Ηνωμένες Πολιτείες. Οι προγραμματιστές που επιδιώκουν σχέδια που έχουν ψυχθεί με λιωμένο-αλάτι ή φθόριο-αλάτι-αναμένεται να ακολουθήσουν μια ειδική περίπτωση κώδικα ως μέρος της οδού αδειοδότησης τους.

Q: Είναι το Alloy 690 που χρησιμοποιείται σε γεννήτριες ατμού SMR διαφορετικό από το Alloy 690 που χρησιμοποιείται σε μεγάλα PWR;

A: Όχι. Οι σχεδιασμοί ελαφρού-νερού SMR γενικά βασίζονται στις ίδιες προδιαγραφές υλικού ASME-του κράματος 690 που έχουν ήδη καθιερωθεί για τον στόλο των συμβατικών αντιδραστήρων υπό πίεση-νερού, καθώς και οι δύο λειτουργούν σε παρόμοια χημεία πρωτογενούς νερού και εύρος θερμοκρασίας. Το ίδιο το κράμα δεν χρειάζεται νέα πιστοποίηση υψηλής- θερμοκρασίας για αυτήν την εφαρμογή.

Q: Πόσος χρόνος χρειάζεται συνήθως για να προστεθεί ένα νέο υλικό στον πυρηνικό κώδικα ASME;

A: Ιστορικά, της τάξης μιας δεκαετίας για ένα πρώτο-του-υλικού-του είδους του σε υψηλή-θερμοκρασία -, οι θήκες κωδικών Alloy 617 χρειάστηκαν περίπου τόσο πολύ από τον αρχικό χαρακτηρισμό έως τη δημοσίευση. Έκτοτε, η ASME βελτίωσε τη ροή εργασιών αναθεώρησης με βάση τα διδάγματα που αντλήθηκαν από αυτήν την προσπάθεια, αλλά η συγκέντρωση του απαιτούμενου πακέτου δεδομένων ερπυσμού, κόπωσης και συγκολλητικότητας παραμένει το περιοριστικό βήμα-για κάθε νέο υποψήφιο υλικό.