高用途向けアロイクリア

2020 年 5 月 6 日

ニッケル、クロム、コバルト、モリブデンの組み合わせである合金 617 は、米国機械学会 (ASME) によってボイラーおよび圧力容器規格に含めることが承認されました。 これは、アイダホ国立研究所 (INL) によってテストされた合金が、提案されている溶融塩、高温、ガス冷却またはナトリウム反応器で使用できることを意味します。 これは、30 年ぶりに規範に追加される新しい内容です。

ボイラーおよび圧力容器規定は、どの程度の応力が許容されるかに関する設計規則を定め、原子力発電所を含む発電所の建設に使用できる材料を指定します。 これらの仕様に従うことで、コンポーネントの安全性とパフォーマンスが保証されます。

INL は、米国エネルギー省から 1,500 万ドルの投資を受けて、Alloy 617 の認定に 12 年を費やしました。 INL のチームは、アルゴンヌ国立研究所とオークリッジ国立研究所のグループ、業界コンサルタントおよび国際パートナーと協力し、この合金を規範に含めることについて ASME から承認を得ました。 新しい高温原子力発電所のコンセプトに取り組んでいる設計者は、コンポーネントの建設材料に関してより多くの選択肢を得ることができます。

「これはかなり大きな成果だ」と、INL研究所の名誉フェローであり、このプロジェクトのINL部分の責任者であり、プロジェクト全体の管理を務めたリチャード・ライト氏は語った。 「軽水プラントや商用艦隊では、使用できる材料が 50 ～ 100 個あるのに対し、高温原子炉に使用できるのはちょうど 5 個でした。」

約290℃で運転する軽水炉とは異なり、提案されている溶融塩、高温、ガス冷却またはナトリウム炉は2倍以上の温度で運転することになる。 したがって、特定の温度で時間の経過とともに合金 617 に何が起こるかを判断することが重要でした。

組成や製造におけるわずかな変動を考慮して、合金 617 の異なるバッチで測定を行う必要がありました。 一部のテストは、材料が破損する前にどの程度の応力に耐えられるかを測定するなど、迅速に行われました。 ただし、クリープ (時間の経過とともに物質の形状が変化する傾向) を伴うテストなど、一部のテストには数年かかります。

「これらの時間に依存する特性は、測定して理解するのが非常に困難になります」とライト氏は言う。 ASME では、時間の 3 倍の外挿係数が許可されています。

合金 617 に関するデータを収集した後、研究者らは ASME 仕様に組み込むための控えめな数値を導き出しました。 その後、彼らはこの提案を投票のために提出し、内容を規範に組み込むためのプロセスの次の段階を開始しました。 産業界、国立研究所などからのボランティアが、ASME のさまざまな作業グループ、サブグループ、委員会の一員として活動しており、年に 4 回会合して規格の変更を検討しています。

「私たちは投票プロセスを進め始めました」とライト氏は語った。 「丸３年かかりました。」 最終的な承認は2019年末に行われた。

合金 617 が ASME コードに組み込まれたことで、高温原子力発電所の設計者は、動作範囲の拡大を実現する新しい材料を手に入れることができました。 ライト氏によると、これまで許可されていた高温材料は約750℃を超える温度では使用できなかったという。

「当社の新たに認定された材料は、950℃までの設計および製造に使用できます。その結果、新しい高温コンセプトが可能になる可能性があります。」 彼は言った。

World Nuclear News による調査および執筆

WNN は世界原子力協会の広報サービスです。

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