የኑክሌር ኃይል ማመንጫ ማሸጊያ ስርዓቶች፡ በከባድ ሁኔታዎች ውስጥ የደህንነት እንቅፋቶች

በዋናው ዑደት፣ ዋና ዋና ፓምፖች፣ የእንፋሎት ማመንጫዎች እና የኑክሌር ኃይል ማመንጫዎች የቫልቭ ስርዓቶች፣ የማተሚያ ክፍሎች እንደ 350°ሴ ከፍተኛ ሙቀት ያለው ግፊት ያለው ውሃ፣ ኃይለኛ ጨረር (10²¹ n/cm²)፣ የቦሪክ አሲድ ዝገት እና የመሬት መንቀጥቀጥ ጭነቶች ያሉ ከባድ ሁኔታዎችን ይቋቋማሉ። አለመሳካቱ የራዲዮአክቲቭ መፍሰስ ወይም የሬአክተር መዘጋት ሊያስከትል ይችላል። የብረት ማኅተሞች እና የግራፋይት ማኅተሞች በተሟሉ ባህሪያት አማካኝነት ለኑክሌር ደሴት ደህንነት ባለሁለት መከላከያ ስርዓት ይፈጥራሉ። ይህ ጽሑፍ ከአራት ገጽታዎች የኑክሌር ደረጃ ማኅተም ቴክኖሎጂን ይተነትናል፡ የቁሳቁስ ሳይንስ፣ የመዋቅር ዲዛይን፣ የአደጋ ምላሽ እና ዘመናዊ ፈጠራ።

.1. የኑክሌር ማኅተም ከባድ ፈተናዎች.

.ዋና የአሠራር መለኪያዎች:

• .ፒደብሊውአር: 350°ሴ/15.5MPa;የቢደብሊውአር: 290°ሴ/7.2MPa (ቁሳቁስ ተንሸራታች → የተወሰነ የማሸጊያ ግፊት ማጣት)
• .የጨረር ጉዳት: ፈጣን የኒውትሮን ፍሉዌንሲ >10²¹ n/cm² (የብረት ምብሬልመንት/ግራፋይት ፐልቨርሳይሽን)
• .የኬሚካል ዝገት: 1800ppm ቦሪክ አሲድ + 2.2ppm LiOH (የጭንቀት ዝገት ስንጥቅ)
• .ዳይናሚክ ሎድስ: SSE 0.3ግ + 20ሚሜ/ሰ የቧንቧ መስመር ንዝረት (የማኅተም በይነገጽ ማይክሮ-ተንሸራታች መፍሰስ)

.የኑክሌር ማኅተም ቁልፍ መለኪያዎች:

• የዲዛይን የህይወት ዘመን ≥60 ዓመታት (የEPR Gen-III መስፈርት)
• የማፍሰስ መጠን ≤1×10⁻⁹ m³/ሰ (ASME III አባሪ)
• ከ LOCA በኋላ ማኅተሙን ይጠብቁ

.2. የብረት ማኅተሞች፡- ከጨረር እና ከፍተኛ ጥንካሬ የሚከላከል ምሽግ.

.2.1 የኑክሌር ቅይጥ ቁሳቁሶች.

• ኢንኮኔል 718፡ 15 dpa ጨረርን ይቋቋማል፣ 950MPa @350°ሴ (ዋና የፓምፕ ማኅተሞች)
• 316LN አይዝጌ ብረት፡ 20 dpa መቋቋም፣ 450MPa @350°ሴ (ዋና የሉፕ ፍላንጅ)
• ቅይጥ 690፡ 25 dpa መቋቋም፣ ከጥቃቅን ዝገት የሚከላከል (የእንፋሎት ማመንጫ ቱቦ ሉሆች)
• ዚርኮኒየም አሎይ (Zr-2.5Nb): 100 dpa መቋቋም፣ 300MPa @400°C (የነዳጅ ዘንግ ማኅተሞች)

dpa = የአቶሚክ መፈናቀል ጉዳት

.2.2 ፈጠራ ያላቸው መዋቅሮች.

• .ራስን የሚያነቃቁ የብረት ሲ-ሪንግዎች:
  • ባለሁለት ቅስት ጨረር ራዲያል መስፋፋት በግፊት ስር (የግፊት ራስን ማሻሻል)
  • <10⁻¹¹ m³/s መፍሰስ @15MPa (የዌስቲንግሃውስ AP1000 ማመልከቻ)
• .የተበየዱ የብረት ቤሎዎች:

  • 100 በሌዘር የተበየዱ የ50μm Hastelloy® C276 ፎይል ንብርብሮች

  • ±15ሚሜ የዘይስቲክ ማካካሻ አቅም (የሴይስሚክ መቋቋም)

.3. የግራፋይት ማህተሞች፡ የከፍተኛ-ቲ ቅባት እና የአደጋ ጊዜ ማህተም ዋና.

.3.1 የኑክሌር ግራፋይት አፈጻጸም.

• ኢሶስታቲክ ግራፋይት፡ 1.85 ግ/ሴሜ³ ጥግግት፣ 90MPa ጥንካሬ (የቫልቭ ማሸጊያ ሳጥኖች)
• ፒሮሊቲክ ግራፋይት፡ 2.20ግ/ሴሜ³ ጥግግት፣ μ=0.08 የግጭት ኮፊሸንት (የቁጥጥር ሮድ ድራይቮች)
• የሲሲ-የተጠናከረ ግራፋይት፡ 220MPa ጥንካሬ፣ 900°ሴ መቋቋም (HTGRs)
• ቦሮን-ኢንፍራይትድ ግራፋይት፡ 700°ሴ የኦክሳይድ መቋቋም (LOCA የአደጋ ጊዜ ማኅተሞች)

.3.2 የመዋቅር ፈጠራዎች.

• .በጸደይ ወቅት ኃይል የሚሰጡ የግራፋይት ቀለበቶች:
  • የኢንኮኔል ስፕሪንግ + ግራፋይት ከንፈር + ፀረ-ኤክስትሩሽን ቀለበት
  • ዜሮ መፍሰስ ከLOCA በኋላ (170°ሴ የተሞላ የእንፋሎት)
• .የተከፋፈለ ግራፋይት ማሸጊያ:
  • 15° የሽብልቅ አንግል ራስን የሚያጣብቅ ዲዛይን

  • የ250,000 ዑደት የህይወት ዘመን (የፊሸር ኒውክሌር ቫልቮች)

.4. እጅግ በጣም ከባድ የሆነ የሁኔታ ማረጋገጫ.

.4.1 የጨረር እርጅና ሙከራ (ASTM E521).

• ኢንኮኔል 718፡ ከ3MeV ፕሮቶን/5dpa ጨረር በኋላ የ12% የትርፍ ጥንካሬ ቅነሳ
• ኒውክሊየር ግራፋይት፡ >85% የጥንካሬ ማቆየት በ10²¹ n/cm²

.4.2 የLOCA ማስመሰል (IEEE 317-2013)​.

• .ቅደም ተከተል: 15.5MPa/350℃ የተረጋጋ ሁኔታ → 0.2MPa በ2 ደቂቃ ውስጥ → 24 ሰዓት በ170℃ በእንፋሎት
• .መስፈርቶችየብረት ማኅተሞች <1.0 Scc/s መፍሰስ፤ የግራፋይት ማኅተሞች፡ ምንም የሚታይ መፍሰስ የለም

.4.3 የሴይስሚክ ሙከራ (ASME QME-1).

• OBE: 0.1ግ/5-35Hz/30ሴንሰሮች ንዝረት
• SSE: 0.3ግ የጊዜ ታሪክ ማስመሰል
• የንዝረት በኋላ የሚፈሰው ፍሳሽ መለዋወጥ <10%

.5. የተለመዱ አፕሊኬሽኖች.

.5.1 የሬአክተር ዕቃ ራስ ማኅተሞች.

• Ø5 ሜትር ፍላንጅ፣ ለ60 ዓመታት ጥገና-ነጻ፣ LOCA-ተከላካይ
• መፍትሄ፡ ባለሁለት ኢንኮኔል 718 ሲ-ሪንጎች (ዋና) + ቦሮናይዝድ ግራፋይት (ምትኬ)

.5.2 ዋና የፓምፕ ማኅተሞች.

• የሲሲ ሴራሚክ የሚሽከረከር ቀለበት (2800HV) + ፒሮሊቲክ ግራፋይት የማይንቀሳቀስ ቀለበት
• Hastelloy® C276 የቤሎ ድጋፍ
• መፍሰስ፡ <0.1ሊ/ቀን (የሁዋሎንግ ዋን ውሂብ)

.5.3 ኤችቲቲአርጂአር የሂሊየም ስርዓቶች.

• ሄይንስ® 230 ቅይጥ ኦ-ሪንግ (በአል₂O₃ የተሸፈነ)
• የሲሲ ፋይበር-የተጠናከረ ግራፋይት (5 × የመልበስ መቋቋም)

.6. ዘመናዊ ፈጠራዎች.

.6.1 ስማርት ሴንሲንግ ማህተሞች.

• የኒውትሮን ጉዳት ክትትል፡ የdpa ስሌት በተቃውሞ (ስህተት <5%)
• የFBG ኦፕቲካል ፋይበር፡ የእውነተኛ ጊዜ የጭንቀት ክትትል (±0.1MPa ትክክለኛነት)

.6.2 አደጋን የሚቋቋሙ ቁሳቁሶች.

• ራስን የሚፈውሱ የብረት ማኅተሞች፡ የፊልድ የብረት ማይክሮካፕሱሎች (62°ሴ ማቅለጥ-ማኅተም)
• በሲቪዲ-ጥብቅ የተሰራ ግራፋይት፡ ቀዳዳ <0.1%

.6.3 የጄን-IV ሪአክተር መፍትሄዎች.

.የሶስትዮሽ ባሪየር ፍልስፍና.

.እንቅፋት 1፡ የብረት ማኅተሞች.

• ኢንኮኔል 718 የ15MPa ሲስተም ግፊትን ወደ 300MPa የማተሚያ ኃይል ይለውጣል
• የZr-ቅይጥ የነዳጅ ዘንጎች፡ በ40GWd/tU ሲቃጠል ምንም አይነት ፍሳሽ የለም

.እንቅፋት 2፡ የግራፋይት ማኅተሞች.

• በLOCA ወቅት ቦሮኒዝድ ግራፋይት የቦሮሲሊኬት ብርጭቆ ይፈጥራል
• ፒሮሊቲክ ግራፋይት በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ ራሱን የሚያቀቡ ጋዞችን ይለቃል

.እንቅፋት 3፡ ብልህ ክትትል.

• የኒውትሮን ዳሳሾች፡ የ15 ዓመት ቅድመ ማስጠንቀቂያ
• ዲጂታል መንትዮች የሴይስሚክ ትክክለኛነትን ያስመስላሉ

.የወደፊት አቅጣጫዎች.

በፉዥን ሪአክተሮች እና በSMRዎች አማካኝነት የማተሚያ ቴክኖሎጂ ወደሚከተሉት ይለወጣል፡

1. እጅግ በጣም ከፍተኛ የአካባቢ መላመድ (የሄ-አዮን ጨረር/የቀለጠ የጨው ዝገት)
2. አነስተኛነት (የነዳጅ ማይክሮስፌር ማኅተሞች ከ1 ሚሜ ዲያሜትር በታች)
   የ60 ዓመት የኑክሌር ማመንጫዎች ደህንነቱ የተጠበቀ አሠራር በእነዚህ ሴንቲሜትር በሚለካ “የማኅተም ምሽጎች” ላይ የተመሠረተ ነው።