높은 용도로 사용 가능한 합금 투명

2020년 5월 6일

합금 617(니켈, 크롬, 코발트 및 몰리브덴의 조합)은 미국 기계공학회(ASME)의 보일러 및 압력 용기 코드에 포함되도록 승인되었습니다. 이는 아이다호 국립 연구소(INL)에서 테스트한 합금이 제안된 용융염, 고온, 가스 냉각 또는 나트륨 원자로에 사용될 수 있음을 의미합니다. 이는 30년 만에 규약에 추가된 최초의 새로운 자료입니다.

보일러 및 압력 용기 규정은 어느 정도의 응력이 허용되는지에 대한 설계 규칙을 제시하고 원자력 발전소를 포함한 발전소 건설에 사용할 수 있는 재료를 지정합니다. 이러한 사양을 준수하면 구성 요소의 안전과 성능이 보장됩니다.

INL은 미국 에너지부로부터 1,500만 달러를 투자하여 Alloy 617을 인증하는 데 12년을 보냈습니다. INL 팀은 아르곤 국립 연구소(Argonne National Laboratory) 및 오크리지 국립 연구소(Oak Ridge National Laboratory)의 그룹은 물론 업계 컨설턴트 및 국제 파트너와 협력하여 합금이 코드에 포함되도록 ASME로부터 승인을 받았습니다. 새로운 고온 원자력 발전소 개념을 연구하는 설계자들은 이제 구성 요소 건축 자재와 관련하여 더 많은 옵션을 갖게 되었습니다.

INL 부분과 프로젝트의 전반적인 관리를 이끌었던 INL 연구실 명예 연구원인 Richard Wright는 "이것은 꽤 상당한 성과입니다."라고 말했습니다. "사용할 수 있는 재료가 50~100개 있는 상업용 시설인 경수 발전소와 달리 고온 원자로에는 정확히 5개를 사용할 수 있습니다."

약 290°C에서 작동하는 경수로와 달리 제안된 용융염, 고온, 가스 냉각 또는 나트륨 원자로는 2배 이상 더 뜨겁게 작동합니다. 따라서 특정 온도에서 시간이 지남에 따라 합금 617에 어떤 일이 발생하는지 파악하는 것이 중요했습니다.

구성 및 제조의 약간의 차이를 설명하기 위해 합금 617의 다양한 배치에 대해 모든 측정을 수행해야 했습니다. 재료가 파손되기 전에 얼마나 많은 응력을 견딜 수 있는지 측정하는 등 일부 테스트는 신속했습니다. 그러나 크리프(시간이 지남에 따라 물질의 모양이 변하는 경향)와 관련된 테스트와 같은 일부 테스트에는 수년이 걸립니다.

"이러한 시간 의존적 특성은 측정하고 이해하기가 정말 까다로워집니다"라고 Wright는 말했습니다. ASME는 시간에 대한 3중 외삽 인자를 허용합니다.

합금 617에 대한 데이터를 수집한 후 연구원들은 ASME 사양에 적용할 수 있는 보수적인 수치를 생각해 냈습니다. 그런 다음 그들은 투표를 위해 이 제안을 제출하고, 강령에 자료를 추가하는 프로세스의 다음 단계를 시작했습니다. 업계, 국립 연구소 및 기타 지역의 자원 봉사자들이 다양한 ASME 실무 그룹, 하위 그룹 및 위원회에서 봉사하며, 이 그룹은 1년에 4회 표준 변경을 고려하기 위해 모입니다.

Wright는 "우리는 투표 과정을 진행하기 시작했습니다."라고 말했습니다. "3년이 걸렸어요." 최종 승인은 2019년 말에 이루어졌습니다.

이제 합금 617이 ASME 코드에 포함되었으므로 고온 원자력 발전소 설계자는 확장된 작동 범위를 제공하는 새로운 소재를 갖게 되었습니다. Wright에 따르면 이전에 허용된 고온 재료는 약 750°C 이상에서는 사용할 수 없었습니다.

"우리의 새로 인증된 재료는 최대 950°C까지 설계 및 구성에 사용될 수 있습니다. 결과적으로 새로운 더 높은 온도 개념이 가능해질 수 있습니다." 그는 말했다.

World Nuclear News에서 연구하고 작성함

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