Lega trasparente per uso in alta

06 maggio 2020

La lega 617, una combinazione di nichel, cromo, cobalto e molibdeno, è stata approvata dall'American Society of Mechanical Engineers (ASME) per l'inclusione nel codice delle caldaie e dei recipienti a pressione. Ciò significa che la lega, che è stata testata dall'Idaho National Laboratory (INL), può essere utilizzata nei reattori a sale fuso, ad alta temperatura, raffreddati a gas o di sodio proposti. È il primo nuovo materiale ad essere aggiunto al Codice in 30 anni.

Il codice delle caldaie e dei recipienti a pressione stabilisce le regole di progettazione per quanto lo stress è accettabile e specifica i materiali che possono essere utilizzati per la costruzione di centrali elettriche, comprese le centrali nucleari. Il rispetto di queste specifiche garantisce la sicurezza e le prestazioni dei componenti.

INL ha impiegato 12 anni per qualificare Alloy 617, con un investimento di 15 milioni di dollari da parte del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti. Un team dell'INL, in collaborazione con gruppi dell'Argonne National Laboratory e dell'Oak Ridge National Laboratory, nonché consulenti del settore e partner internazionali, ha ora ricevuto l'approvazione da parte dell'ASME per l'inclusione della lega nel Codice. I progettisti che lavorano su nuovi concetti di centrali nucleari ad alta temperatura ora hanno più opzioni per quanto riguarda i materiali da costruzione dei componenti.

"È un risultato piuttosto sostanziale", ha affermato Richard Wright, un membro emerito del laboratorio dell'INL che ha guidato la parte dell'INL e la gestione generale del progetto. "A differenza degli impianti ad acqua leggera, la flotta commerciale, dove potresti avere 50 o 100 materiali da utilizzare, ce n'erano esattamente cinque da utilizzare per i reattori ad alta temperatura."

A differenza dei reattori ad acqua leggera, che funzionano a circa 290°C, i reattori a sale fuso, ad alta temperatura, raffreddati a gas o a sodio proposti funzioneranno due o più volte più caldi. Pertanto, determinare cosa succede alla lega 617 nel tempo a una determinata temperatura è stato fondamentale.

Tutte le misurazioni dovevano essere effettuate su diversi lotti di lega 617 per tenere conto delle leggere variazioni nella composizione e nella produzione. Alcuni test sono stati rapidi, come misurare la quantità di stress che il materiale potrebbe sopportare prima di rompersi. Tuttavia alcuni test, come quelli che coinvolgono il creep (la tendenza di una sostanza a cambiare forma nel tempo), richiedono anni.

"Queste proprietà dipendenti dal tempo diventano davvero difficili da misurare e comprendere", ha detto Wright. L'ASME consente un triplice fattore di estrapolazione del tempo.

Dopo aver raccolto i dati sulla lega 617, i ricercatori hanno elaborato cifre prudenti da inserire nelle specifiche ASME. Hanno poi presentato questa proposta per la votazione, dando inizio alla fase successiva del processo per inserire il materiale nel Codice. Volontari provenienti dall'industria, dai laboratori nazionali e da altri luoghi prestano servizio nei vari gruppi di lavoro, sottogruppi e comitati dell'ASME, che si incontrano per considerare le modifiche agli standard quattro volte l'anno.

"Abbiamo iniziato a spostarlo attraverso il processo di votazione", ha detto Wright. "Ci sono voluti tre anni interi." L’approvazione definitiva è arrivata alla fine del 2019.

Ora che la lega 617 è stata inclusa nel codice ASME, i progettisti di impianti nucleari ad alta temperatura hanno a disposizione un nuovo materiale che offre un campo operativo ampliato. Secondo Wright, i materiali per alte temperature precedentemente consentiti non potevano essere utilizzati al di sopra dei 750°C circa.

"Il nostro materiale appena qualificato può essere utilizzato nella progettazione e nella costruzione fino a 950°C. Di conseguenza, potrebbe consentire nuovi concetti di temperature più elevate." Egli ha detto.

Ricercato e scritto da World Nuclear News

WNN è un servizio di informazione pubblica della World Nuclear Association

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