وقد وافقت الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين على إدراج الألواني 617 - وهو مزيج من النيكل والكروم والكوبالت والموليبدينوم - في قانون الغلاية وسفن الضغط. وهذا يعني أن السبيكة ، التي اختبرها مختبر أيداهو الوطني ، يمكن استخدامها في مفاعلات الملح المنصهر المقترحة ، أو المفاعلات ذات الحرارة العالية أو المبردة بالغاز أو الصوديوم. وهي أول مادة جديدة تضاف إلى المدونة منذ 30 عاما.

وقد تعرض الألواني 617 لتقلبات متكررة في درجة الحرارة أو الإجهاد البدني لتوفير بيانات عن حالة رمز ASME ( الصورة: INL )

وينص قانون الغلايات وسفن الضغط على قواعد تصميم بشأن مقدار الإجهاد المقبول ويحدد المواد التي يمكن استخدامها في بناء محطات الطاقة ، بما في ذلك في محطات الطاقة النووية. الالتزام بهذه المواصفات يضمن سلامة المكونات والأداء.

قضى المعهد الوطني للطاقة 12 سنة في تأهيل الألومنيوم 617 ، مع استثمار 15 مليون دولار أمريكي من وزارة الطاقة الأمريكية. وقد تلقى فريق في المعهد الوطني للهجرة ، بالتعاون مع مجموعات في مختبر أرغون الوطني ومختبر أوك ريدج الوطني ، فضلا عن خبراء استشاريين في الصناعة والشركاء الدوليين ، موافقة من الرابطة على إدراج السبائك في المدونة. ولدى المصممين الذين يعملون على مفاهيم جديدة لمحطات الطاقة النووية ذات درجات الحرارة العالية الآن خيارات أكثر عندما يتعلق الأمر بمواد بناء المكونات.

وقال ريتشارد رايت ، وهو زميل مختبر فخري في المعهد الوطني للإحصاء ، الذي ترأس الجزء من المشروع ، والإدارة العامة للمشروع. على النقيض من محطات المياه الخفيفة ، الأسطول التجاري ، حيث قد يكون لديك 50 أو 100 مادة يمكنك استخدامها ، كان هناك خمسة بالضبط يمكنك استخدامها للمفاعلات ذات الحرارة العالية.

وعلى عكس مفاعلات الماء الخفيف التي تعمل عند درجة حرارة 290 درجة مئوية ، فإن مفاعلات الملح المنصهر المقترحة ، أو المفاعلات ذات الحرارة العالية أو المبردة بالغاز أو الصوديوم ، سوف تعمل مرتين أو أكثر سخونة. لذا ، تحديد ما يحدث إلى الألواني 617 على مر الزمن في درجة حرارة معينة كان أمراً حاسماً.

وكان لا بد من إجراء أي قياسات على دفعات مختلفة من الألومنيوم 617 لحساب التغيرات الطفيفة في التكوين والتصنيع. بعض الاختبارات كانت سريعة مثل قياس مقدار الإجهاد الذي يمكن أن تأخذه المادة قبل أن تنكسر. ومع ذلك ، فإن بعض الاختبارات ، مثل تلك التي تنطوي على الزحف ( ميل المادة إلى تغيير الشكل مع مرور الوقت ) ، تستغرق سنوات.

وقال رايت"هذه الخصائص المعتمدة على الوقت تصبح صعبة حقا لقياس وفهم". وتسمح الرابطة باستقراء عامل استقراء ثلاثي الأبعاد للوقت.

وبعد جمع البيانات عن الألومنيوم 617 ، توصل الباحثون إلى أرقام محافظة للدخول في مواصفات النظام الآلي للبيانات الجمركية. ثم قدموا هذا الاقتراح للاقتراع ، بدءا من المرحلة التالية من العملية لإدخال المواد في المدونة. ويعمل متطوعون من الصناعة والمختبرات الوطنية وغيرها في مختلف الأفرقة العاملة والأفرقة الفرعية واللجان التابعة للرابطة ، التي تجتمع للنظر في إدخال تغييرات على المعايير أربع مرات في السنة.

وقال رايت"بدأنا في نقلها من خلال عملية الاقتراع". استغرق الأمر ثلاث سنوات كاملة ، وجاءت الموافقة النهائية في أواخر عام 2019.

والآن بعد أن تم إدراج الألواني 617 في رمز ASME ، فإن مصممي المحطات النووية ذات الحرارة العالية لديهم مادة جديدة توفر نطاق تشغيل موسع. ووفقاً لما ذكره رايت ، لا يمكن استخدام المواد ذات درجات الحرارة المرتفعة التي سبق السماح بها فوق نحو 750 درجة مئوية.

وقال"يمكن استخدام موادنا المؤهلة حديثا في التصميم والبناء حتى 950 درجة مئوية. ونتيجة لذلك ، يمكن أن تتيح مفاهيم جديدة لدرجة حرارة أعلى".

بحث وكتبت من قبل أخبار العالم النووية