የኑክሌር ኃይል ማመንጫ ማኅተም ሥርዓቶች፡ እጅግ በጣም ከባድ በሆኑ ሁኔታዎች ውስጥ የደህንነት እንቅፋቶች

በዋና ሉፕ፣ ዋና ፓምፖች፣ የእንፋሎት ማመንጫዎች እና የቫልቭ የኑክሌር ኃይል ማመንጫዎች ሲስተሞች፣ የማተሚያ አካላት 350°C ከፍተኛ ሙቀት ያለው ውሃ፣ ኃይለኛ ጨረር (10²¹ n/ሴሜ²)፣ የቦሪ አሲድ ዝገት እና የሴይስሚክ ጭነቶችን ጨምሮ ከባድ ሁኔታዎችን ይቋቋማሉ። አለመሳካት የራዲዮአክቲቭ መፍሰስ ወይም የሬአክተር መዘጋት ሊያስከትል ይችላል። የብረታ ብረት ማህተሞች እና የግራፍ ማኅተሞች ለኑክሌር ደሴት ደህንነት በተጓዳኝ ንብረቶች ሁለት-ጥበቃ ስርዓት ይመሰርታሉ። ይህ መጣጥፍ የኒውክሌር ደረጃን የማተም ቴክኖሎጂን ከአራት አቅጣጫዎች ይተነትናል፡- የቁሳቁስ ሳይንስ፣ የመዋቅር ንድፍ፣ የአደጋ ምላሽ እና ከፍተኛ ፈጠራ።

.1. የኑክሌር ማኅተም ከፍተኛ ተግዳሮቶች.

.ኮር ኦፕሬቲንግ መለኪያዎች:

• .PWR: 350 ° ሴ / 15.5MPa; .BWR: 290°C/7.2MPa (የቁሳቁስ መጨናነቅ → የተወሰነ ግፊት የማተም መጥፋት)
• .የጨረር ጉዳትፈጣን የኒውትሮን ቅልጥፍና >10²¹ n/ሴሜ² (የብረት embrittlement/የግራፋይት መፍጨት)
• .የኬሚካል ዝገት: 1800ppm boric acid + 2.2ppm LiOH (ውጥረት ዝገት ስንጥቅ)
• .ተለዋዋጭ ጭነቶችኤስኤስኢ 0.3ግ + 20ሚሜ/ሰ የቧንቧ መስመር ንዝረት (የማተም በይነገጽ ማይክሮ-ስላይድ መፍሰስ)

.የኑክሌር ማኅተም ቁልፍ መለኪያዎች:

• የህይወት ዘመን ≥60 ዓመታትን ይንደፉ (የEPR Gen-III መስፈርት)
• የማፍሰሻ መጠን ≤1×10⁻⁹ m³/ሴ (ASME III አባሪ)
• ከLOCA በኋላ መታተምን ያቆዩ

.2. የብረታ ብረት ማህተሞች፡ ከጨረር እና ከፍተኛ ጥንካሬ የሚከላከል ምሽግ.

.2.1 የኑክሌር ቅይጥ ቁሶች.

• ኢንኮኔል 718፡ 15 ዲፒኤ ጨረርን፣ 950MPa @350°C (ዋና የፓምፕ ማህተሞችን) ይቋቋማል።
• 316LN አይዝጌ ብረት፡ 20 ዲፒኤ መቋቋም፣ 450MPa @350°C
• ቅይጥ 690፡ 25 ዲፒኤ መቋቋም፣ ከ intergranular corrosion (የእንፋሎት ጀነሬተር ቱቦዎች ሉሆች) የመከላከል አቅም አለው።
• ዚርኮኒየም ቅይጥ (Zr-2.5Nb)፡ 100 ዲፒኤ መቋቋም፣ 300MPa @400°C (የነዳጅ ዘንግ ማኅተሞች)

dpa = የአቶሚክ መፈናቀል ጉዳት

.2.2 የፈጠራ አወቃቀሮች.

• .እራስን የሚያነቃቁ የብረት ሲ-ሪንግስ:
  • ባለሁለት-ቅስት ጨረር ራዲያል መስፋፋት በግፊት (ግፊት ራስን ማጎልበት)
  • <10⁻¹¹ ሜትር³/s መፍሰስ @15MPa (Westinghouse AP1000 መተግበሪያ)
• .የተበየደው ብረት ቤሎውስ:

  • 100 ሌዘር-የተበየደው የ 50μm Hastelloy® C276 ፎይል ንብርብሮች

  • ± 15 ሚሜ የአክሲያል ማካካሻ አቅም (የሴይስሚክ መቋቋም)

.3. የግራፋይት ማኅተሞች፡ የከፍተኛ-ቲ ቅባት እና የአደጋ ጊዜ መታተም ኮር.

.3.1 የኑክሌር ግራፋይት አፈጻጸም.

• ኢሶስታቲክ ግራፋይት፡ 1.85ግ/ሴሜ³ ጥግግት፣ 90MPa ጥንካሬ (የቫልቭ መሙያ ሳጥኖች)
• ፒሮሊቲክ ግራፋይት፡ 2.20ግ/ሴሜ³ ጥግግት፣ μ=0.08 የግጭት ቅንጅት (የመቆጣጠሪያ ዘንግ ድራይቮች)
• ሲሲ-የተጠናከረ ግራፋይት፡ 220MPa ጥንካሬ፣ 900°C መቋቋም (HTGRs)
• ቦሮን-ሰርጎ የገባ ግራፋይት፡ 700°C ኦክሳይድ መቋቋም (LOCA የአደጋ ጊዜ ማህተሞች)

.3.2 መዋቅራዊ ፈጠራዎች.

• .ጸደይ-የበቀለ ግራፋይት ቀለበቶች:
  • ኢንኮኔል ስፕሪንግ + ግራፋይት ከንፈር + ፀረ-ኤክስትራክሽን ቀለበት
  • ከLOCA በኋላ ዜሮ መፍሰስ (170°ሴ የተሞላ የእንፋሎት)
• .የተከፈለ ግራፋይት ማሸግ:
  • 15 ° የሽብልቅ-አንግል ራስን የማጥበቂያ ንድፍ

  • 250,000 የዑደት የህይወት ዘመን (የአሳ ማጥመጃ ኑክሌር ቫልቮች)

.4. እጅግ በጣም ከፍተኛ ሁኔታ ማረጋገጫ.

.4.1 የጨረር እርጅና ሙከራ (ASTM E521).

• ኢንኮኔል 718፡ ከ3ሜቪ ፕሮቶን/5 ዲፓ ጨረር በኋላ 12% የምርት ጥንካሬ መቀነስ
• የኑክሌር ግራፋይት፡ > 85% ጥንካሬ በ10²¹ n/ሴሜ²

.4.2 LOCA ማስመሰል (IEEE 317-2013).

• .ቅደም ተከተል: 15.5MPa/350℃ የተረጋጋ ሁኔታ → 0.2MPa በ2 ደቂቃ → 24 ሰአት በ170℃ የእንፋሎት
• .መስፈርቶችየብረት ማኅተሞች <1.0 ስኩዌር / s መፍሰስ; የግራፋይት ማህተሞች፡ ምንም የሚታይ መፍሰስ የለም።

.4.3 የሴይስሚክ ሙከራ (ASME QME-1).

• OBE፡ 0.1g/5-35Hz/30s ንዝረት
• SSE፡ 0.3g የጊዜ ታሪክ ማስመሰል
• የድህረ-ንዝረት መፍሰስ መዋዠቅ <10%

.5. የተለመዱ መተግበሪያዎች.

.5.1 Reactor Vessel Head Seals.

• Ø5m flange፣ 60-አመት ከጥገና-ነጻ፣ LOCA-ተከላካይ
• መፍትሄ፡ ድርብ ኢንኮኔል 718 ሲ-ቀለበቶች (ዋና) + ቦሮኒዝድ ግራፋይት (ምትኬ)

.5.2 ዋና የፓምፕ ማህተሞች.

• ሲሲ ሴራሚክ የሚሽከረከር ቀለበት (2800HV) + ፒሮሊቲክ ግራፋይት የማይንቀሳቀስ ቀለበት
• Hastelloy® C276 bellows ድጋፍ
• መፍሰስ፡ <0.1L/ቀን (Hualong One ውሂብ)

.5.3 ኤችቲአርጂ ሂሊየም ሲስተምስ.

• ሄይንስ® 230 alloy O-ring (አል₂O₃ የተሸፈነ)
• የሲሲ ፋይበር-የተጠናከረ ግራፋይት (5× የመልበስ መቋቋም)

.6. የመቁረጥ-ጠርዝ ፈጠራዎች.

.6.1 ስማርት ሴንሲንግ ማህተሞች.

• የኒውትሮን ጉዳት ክትትል፡ ዲፒኤ ስሌት በተቃዋሚነት (ስህተት <5%)
• FBG ኦፕቲካል ፋይበር፡ የእውነተኛ ጊዜ የጭንቀት ክትትል (± 0.1MPa ትክክለኛነት)

.6.2 አደጋን መቋቋም የሚችሉ ቁሳቁሶች.

• ራስን የሚፈውስ የብረት ማኅተሞች፡ የመስክ ብረት ማይክሮካፕሱሎች (62°ሴ መቅለጥ-ማተም)
• ሲቪዲ-ጥቅጥቅ ያለ ግራፋይት፡ porosity <0.1%

.6.3 Gen-IV Reactor Solutions.

.ባለሶስት-ባሪየር ፍልስፍና.

.መሰናክል 1: የብረት ማኅተሞች.

• Inconel 718 የ 15MPa ስርዓት ግፊትን ወደ 300MPa የማተም ኃይል ይለውጣል
• Zr-alloy ነዳጅ ዘንጎች፡ ዜሮ መፍሰስ በ40GWd/tU ማቃጠል

.መሰናክል 2፡ ግራፋይት ማህተሞች.

• ቦሮኒዝድ ግራፋይት በLOCA ጊዜ ቦሮሲሊኬት መስታወት ይፈጥራል
• ፒሮሊቲክ ግራፋይት በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ የራስ ቅባት ጋዞችን ያስወጣል

.መሰናክል 3፡ ብልህ ክትትል.

• የኒውትሮን ዳሳሾች፡- የ15 ዓመት ቅድመ ማስጠንቀቂያ
• ዲጂታል መንታ የሴይስሚክ ታማኝነትን ያስመስላል

.የወደፊት አቅጣጫዎች.

በ Fuusion Reactors እና SMRs፣ የማተም ቴክኖሎጂ ወደሚከተለው ያድጋል፡-

1. እጅግ በጣም ከፍተኛ የአካባቢ መላመድ (He-ion irradiation/ቀልጦ የጨው ዝገት)
2. አነስተኛነት (የነዳጅ ማይክሮስፌር ማህተሞች <1 ሚሜ ዲያሜትር)
   ለ60 ዓመታት የሚቆየው የኑክሌር ፋብሪካዎች ደህንነቱ የተጠበቀ አሠራር በእነዚህ ሴንቲ ሜትር ስፋት ያላቸው “የማኅተም ምሽጎች” ላይ የተመሠረተ ነው።