Ученые провели первые испытания уникальной системы для сварки сильно облученных металлических сплавов.

Сварочная система, спроектированная и установленная в горячей камере в Центре разработки радиохимических технологий ORNL, надежно закрывает оборудование для лазерной сварки и сварки трением с перемешиванием. Это позволит исследователям усовершенствовать сварочные технологии для ремонта облученных материалов путем разработки условий обработки и оценки свойств материалов после сварки.

По мере старения атомных электростанций материалы, облученные в течение нескольких десятилетий, могут потребовать ремонта или замены. В течение продолжительного срока эксплуатации американских атомных электростанций потребуются передовые методы сварки; строительство на большей части началось в 1970-х годах. Эти станции производят примерно 20 процентов электроэнергии в стране.

«Демонстрация передовых методов обработки облученных материалов — ключевой шаг в проверке ремонта сварных швов в качестве одной из стратегий смягчения последствий для продления срока службы компонентов и снижения затрат для ядерной промышленности», — сказал Кейт Леонард из ORNL, который возглавляет исследования в разделе «Путь старения и деградации материалов». для LWRS.Стратегии смягчения последствий сосредоточены на экономичном ремонте или замене — в любом случае может потребоваться сварка. При длительной эксплуатации реакторов гелий образуется в результате трансмутации примесей бора в результате реакции с нейтронами из активной зоны реактора.

Кроме того, никель, обычный легирующий элемент в конструкционных сплавах, также будет генерировать гелий, но через более медленный двухэтапный процесс. Выработка гелия зависит от материала и его местоположения в реакторе, но для реакторов, срок эксплуатации которых превышает 60 лет на полную мощность, образование гелия в компонентах активной зоны может превышать 5-10 атомных частей на миллион — уровни, при которых традиционные методы сварки не могут использоваться для адекватно отремонтировать комплектующие.Тепло и напряжение заставляют гелий коалесцировать в нержавеющей стали, образуя пузырьки по границам между «зернами» или областями порядка микронного размера, которые ослабляют материал. Когда металл плавится и снова затвердевает, различия в расширении и сжатии между недавно затвердевшим материалом и окружающим материалом могут создавать растягивающие напряжения вдоль ослабленных границ зерен, содержащих пузырьки гелия, вызывая трещины. «Это самая большая проблема, с которой мы сталкиваемся при сварке облученных материалов», — сказал Леонард.

В системе ORNL-EPRI используются передовые методы, которые создают меньшее напряжение, чем обычная сварка, тем самым уменьшая образование трещин.17 ноября в ORNL были проведены первые испытания облученного материала с использованием техники лазерной сварки [фильм на https://www.youtube.com/watch?v=-noWqJ12vMg], которая использует первичный лазер для сварки и вторичные лучи. для снижения растягивающих напряжений вблизи зоны сварного шва (подана заявка на патент). Испытания проводились на образцах, известных как «купоны», облученной нержавеющей стали, легированной 5, 10 и 20 частями бора на миллион атомов.

Из материалов были изготовлены купоны размером с игральную карту в ORNL, а затем они облучались в реакторе High Flux Isotope Reactor, учреждении для пользователей Управления науки Министерства энергетики в ORNL. Обильные энергичные нейтроны HFIR бомбардируют купоны, превращая бор в гелий, чтобы имитировать старение, которое произойдет в промышленном реакторе после десятилетий радиационного воздействия.21 ноября в ORNL прошла первая сварка трением с перемешиванием [фильм на https://youtu.be/O-YmORuLsug] облученной нержавеющей стали.

В отличие от традиционной дуговой сварки, в которой используются расплавленные материалы, сварка трением с перемешиванием — это метод твердотельного перемешивания, в котором используется вращающийся инструмент для создания трения и тепла, которые размягчают материалы, но не плавят их. «На микроскопическом уровне атомы каждого куска материала сближаются, и силы притяжения сближают атомы, образуя единое целое», — пояснил Чжили Фэн, возглавляющий группу по объединению материалов ORNL. Поскольку сварка трением с перемешиванием происходит ниже точки плавления, она позволяет избежать растрескивания при ремонтной сварке облученных и гелийсодержащих материалов.

Искусственная нейронная сеть отслеживает сварку трением с перемешиванием, чтобы определить условия, которые могут вызвать дефекты сварного шва.«Обе технологии ремонтной сварки, разработанные в нашей программе, разработаны для« упреждающего »управления напряжениями во время сварки, поэтому они потенциально могут предложить решения для ремонта [внутренних] компонентов реактора с высоким содержанием гелия, что невозможно с сегодняшней технологией ремонта сварки», — сказал Фенг. «Поскольку реакторы продолжают стареть (а гелий продолжает генерироваться), промышленность все больше нуждается в технологиях для обработки сценариев с высоким уровнем гелия».Предварительные наблюдения показали, что оба метода обеспечивают хорошее качество сварных швов.

«Сварочная горячая камера действительно сделала ORNL центром разработки новых методов и новых технологий для коммерческого производства ядерной энергии», — сказал Леонард. В дополнение к лабораторным знаниям в области сварки и определения характеристик материалов, сильные стороны ORNL включают различные близлежащие объекты, такие как другие горячие камеры и Лаборатория разработки и анализа материалов с низкой активацией для поддержки определения характеристик материалов после сварки, а также HFIR для создания испытательного материала и последующего определения возраста. -сварочные материалы.

Затем исследователи будут изучать сварочные материалы с более высоким содержанием гелия и охарактеризовать облученные материалы после того, как они были сварены, с помощью таких методов, как микроструктурный анализ и оценка механических свойств. Они также повторно состарят в HFIR материал, который прошел ремонт сварного шва, чтобы увидеть, как дальнейшее старение влияет на сварные швы.

Программа LWRS проводит исследования и разработки, чтобы повысить безопасность, эффективность и экономичность ядерного парка нашей страны и продлить срок эксплуатации. EPRI, независимая некоммерческая организация, проводит исследования в поддержку безопасного, надежного, экономичного и экологически ответственного использования ядерной энергии в качестве варианта генерации. EPRI разрабатывает инструменты для развертывания этой технологии на атомных электростанциях для ремонта на месте. После выдачи совместного патента ORNL и EPRI компании могут лицензировать технологию для ремонта на месте.

«EPRI широко сотрудничает с исследователями из компаний и университетов, в данном случае с государственной лабораторией, для решения проблем в области электричества, включая надежность, эффективность, доступность, здоровье, безопасность и окружающую среду», — сказал Грегори Фредерик, менеджер программы EPRI. «Мы сделали довольно большие инвестиции, потому что видим ценность в предоставлении новых знаний, необходимых отрасли. Нигде нет критической массы знаний и оборудования, которые предоставляет Окриджская национальная лаборатория».

Поддержка в исследованиях и разработках этого проекта была предоставлена ​​Программой LWRS Управления ядерной энергии Министерства энергетики США, Долгосрочной операционной программой EPRI и ORNL. DOE и EPRI разделили расходы на разработку, проектирование, изготовление, оборудование и испытания, а ORNL поддержала расходы, связанные с установкой.

Промышленность может получить доступ к этой возможности через возможности финансирования Управления ядерной энергии Министерства энергетики США или механизмы партнерства ORNL.


13 комментариев к “Ученые провели первые испытания уникальной системы для сварки сильно облученных металлических сплавов.”

  1. Шишов Владимир

    И с чего ты взял, сто Россия будет уязвима? Ну, будет, предположим Кириенко, так этот мальчик не отягощен бредом про братские народы.

  2. Смольников Вячеслав

    Винг Демон, просто представь на секунду, что электричества нет в природе))))). И где все наши достижения цивилизации?)))

  3. Нуряева Нона

    льник, жги еще, мальчик! :))) Тогда за иностранную жвачку любой пионер родину мог продать!

  4. Whisperbinder

    Не те времена сейчас, чтобы взрослые оставляли одного шестилетнего ребенка …

  5. Ткаченко Арина

    Оказывается не так все просто, может у Талибана не хватит сил, чтобы воевать на два фронта — и против Игил и против Северного Альянса, и, если союзники Афганистана выйдут из ментального ступора, возможно Северный Альянс получит требуемую поддержку и цивилизованный Афганистан еще возможен.

  6. Будаев Степан Федотович

    рЫги конечно моральные уроды,но этих «дурачков на колёсиках» бонапариков из оппозиции, всегда оставляют ни с чем — вообщем ничего хорошего для Киева не предвидится (((

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *