La aleación 617, una combinación de níquel, cromo, cobalto y molibdeno, ha sido aprobada por la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME) para su inclusión en su Código de Calderas y Recipientes a Presión. Esto significa que la aleación, que fue probada por el Laboratorio Nacional de Idaho (INL), se puede utilizar en sal fundida propuesta, alta temperatura, refrigerado por gas o reactores de sodio. Es el primer material nuevo que se añade al Código en 30 años.
La aleación 617 se sometió a repetidas fluctuaciones de temperatura o esfuerzo físico para proporcionar datos para el caso de código ASME (Imagen: INL)
El Código de Calderas y Recipientes a Presión establece reglas de diseño para cuánto esfuerzo es aceptable y especifica los materiales que se pueden utilizar para la construcción de centrales eléctricas, incluyendo centrales nucleares. La adhesión a estas especificaciones garantiza la seguridad y el rendimiento de los componentes.
INL pasó 12 años calificando la aleación 617, con una inversión de USD15 millones del Departamento de Energía de los Estados Unidos. Un equipo de INL, en colaboración con grupos de Argonne National Laboratory y Oak Ridge National Laboratory, así como consultores de la industria y socios internacionales, ha recibido la aprobación de ASME para la inclusión de la aleación en el Código. Los diseñadores que trabajan en nuevos conceptos de centrales nucleares de alta temperatura ahora tienen más opciones cuando se trata de materiales de construcción de componentes.
"Es un logro bastante sustancial", dijo Richard Wright, un compañero emérito del laboratorio INL que dirigió la parte INL y la administración general del proyecto. "En contraste con las plantas de agua ligera, la flota comercial, donde se podían usar 50 o 100 materiales, había exactamente cinco que se podían usar para reactores de alta temperatura".
A diferencia de los reactores de agua ligera, que operan a unos 290 ° C, los reactores propuestos de sal fundida, alta temperatura, refrigerados por gas o de sodio funcionarán dos o más veces más calientes. Por lo tanto, determinar lo que sucede a la aleación 617 con el tiempo a una temperatura dada fue crítico.
Cualquier medición tuvo que hacerse en diferentes lotes de aleación 617 para tener en cuenta las ligeras variaciones en la composición y fabricación. Algunas de las pruebas fueron rápidas, como medir cuánto estrés podría soportar el material antes de romperse. Sin embargo, algunos de los ensayos, como los que implican fluencia (la tendencia de una sustancia a cambiar de forma con el tiempo), llevan años.
"Estas propiedades dependientes del tiempo llegan a ser realmente difíciles de medir y entender", dijo Wright. ASME permite un factor de extrapolación triple para el tiempo.
Después de recopilar los datos sobre la aleación 617, los investigadores llegaron con cifras conservadoras para entrar en la especificación ASME. Luego presentaron esta propuesta para votación, iniciando la siguiente fase del proceso para incluir el material en el Código. Voluntarios de la industria, laboratorios nacionales y de otras partes participan en los diversos grupos de trabajo, subgrupos y comités de la ASME, que se reúnen cuatro veces al año para examinar los cambios en las normas.
"Comenzamos a moverlo a través del proceso de votación", dijo Wright. "Tomó tres años completos" .La aprobación final llegó a finales de 2019.
Ahora que la aleación 617 ha sido incluida en el código ASME, los diseñadores de plantas nucleares de alta temperatura tienen un nuevo material que ofrece un rango de operación ampliado. Los materiales de alta temperatura previamente permitidos no podían usarse por encima de 750 ° C, según Wright.
"Nuestro material recién cualificado se puede utilizar en el diseño y la construcción de hasta 950 ° C. Como resultado, podría permitir nuevos conceptos de mayor temperatura", dijo.
Investigado y escrito por World Nuclear News
