Блог

Aug 18, 2023

НУКОБАМ: Повышение рентабельности атомной отрасли и повышение безопасности

Основная цель NUclear Компонент на основе аддитивного производства (NUCOBAM)

Основная цель проекта NUclear Компоненты на основе аддитивного производства (NUCOBAM) — разработать процесс квалификации, позволяющий использовать такие металлические компоненты, изготовленные аддитивным способом (AM), в ядерной установке. После получения одобрения использование АМ позволит атомной промышленности решать проблемы устаревания компонентов, производить и эксплуатировать новые компоненты с оптимизированной конструкцией. Это повысит эффективность и безопасность реактора. Эти разработки будут использоваться для трех основных приложений в три разных периода:

В этом проекте исследуется процесс лазерного плавления в порошковом слое (LPBF) для консолидации материалов из нержавеющей стали для ядерных компонентов существующих легководных реакторов (LWR). Рассмотрены традиционные механизмы деградации, такие как облучение, термическое старение, механические нагрузки, а также растрескивание под воздействием окружающей среды, такое как коррозия от растрескивания под напряжением.

Для тщательного изучения физико-механических свойств нержавеющей стали L-PBF четыре партнера NUCOBAM изготовили образцы аддитивного производства: VTT, AMRC, Laborelec и CEA (см. пример процесса на рис. 1). Европейский консорциум, состоящий из 13 партнеров, объединяет свои навыки и ресурсы для решения одной из основных проблем компонентов атомных электростанций: старения компонентов, будь то из-за воздействия нейтронного облучения в активной зоне реакторов или проблем термического старения навсегда. более длительные сроки эксплуатации.

Для эксплуатационных испытаний были рассмотрены два варианта применения нержавеющей стали (SS) 316L AM (см. рис. 3):

АМ представляет большой интерес для компонентов со сложной геометрией, таких как решетки, поскольку он снижает как стоимость, так и время по сравнению с традиционным производством путем удаления материала.

Фильтр мусора также особенно интересен для изучения как компонент активной зоны, который, таким образом, подвергается деградации под воздействием нейтронного облучения.

Компоненты корпуса клапана АМ представляют большой интерес, поскольку они подвергаются тепловым нагрузкам и нагрузкам давления, а также сталкиваются с проблемами старения сплавов нержавеющей стали в ходе длительной эксплуатации.

После того как обе конструкции фильтра для мусора и шарового клапана были проверены, были установлены предварительные спецификации процесса аддитивного производства (pAMPS).

Таким образом, NUCOBAM поставила перед собой пять технических задач и одну задачу, связанную с распространением информации, как указано ниже.

Разработать методологию квалификации ядерных компонентов АМ, которые будут предложены для стандартизации и переданы комитетам по нормам ядерного проектирования:Атомная промышленность и регулирующие органы нуждаются в надежном процессе квалификации и кодификации АД в качестве основы для будущего производства и использования компонентов на АЭС.

Разработайте производственный план лазерной порошковой сварки (L-PBF), который обеспечит и продемонстрирует стабильность, повторяемость и воспроизводимость процесса, соответствующие ядерным стандартам качества:Процессы квалификации и кодификации должны гарантировать, что АМ обеспечивает стабильные, однородные и воспроизводимые результаты с точки зрения характеристик материалов.

Продемонстрировать, что характеристики материала L-PBF соответствуют квалификационным требованиям:Процессы квалификации и кодификации должны гарантировать, что АМ обеспечивает характеристики материалов, соответствующие существующим требованиям для традиционных производственных процессов.

Продемонстрируйте, что вариант использования L-PBF в активной зоне соответствует функциям, связанным с безопасностью, и эксплуатационным требованиям (см. IBAM на рис. 4):Безопасная и надежная эксплуатация компонентов АД в реакторе должна продемонстрировать, что поведение материала АД под облучением соответствует существующему практическому опыту и не подвергается какой-либо неприемлемой деградации.

Оценить эксплуатационные характеристики внешних компонентов АД с точки зрения функций безопасности и эксплуатационных требований:Безопасная и надежная эксплуатация компонентов АД на АЭС должна демонстрировать, что компоненты АД соответствуют специальным функциональным требованиям и что материал АД не подвергается какой-либо неприемлемой деградации.