고급 원자로 용기, 핵 안전 기준 강화

원자력 발전소의 핵핵에 묻혀 있는 철강 거물을 상상할 수 없는 압력과 방사선에 견뎌내면서 인류의 청정 에너지 추구를 보호한다고 상상해보세요.이것은 원자로 압력 용기입니다.이 기사는 이 중요한 요소에 대해 깊이 연구하고, 그 예외적인 엔지니어링, 엄격한 재료 선택 및 진화하는 안전 기술을 탐구합니다..

원자로 압력 용기 는 원자력 발전소 의 중요한 부품 으로, 원자로 냉각 액체, 핵 보호 장치, 연료 집합체 를 둘러싸고 있는 견고한 요새 로 작용 합니다.소련시대의 RBMK 원자로와 달리각 연료 집합체를 8cm 지름의 개별 파이프에 배치한 대부분의 현대 원자력 발전소는 안전성을 위해 RPV에 의존합니다.원자로는 일반적으로 용기 구성보다는 냉각 용액 유형에 의해 분류됩니다., 압력 용기의 존재와 설계는 설비의 안전과 효율성에 직접적인 영향을 미칩니다.

일반적인 원자로 분류에는 다음이 포함됩니다.

• 가벼운 물 원자로 (LWR):가장 널리 사용되는 유형, 압력 물 원자로 (PWR) 와 끓는 물 원자로 (BWR) 를 포함합니다.
• 그라피트 중화형 원자로:예를 들어 체르노빌 RBMK 원자로와 비교해 보겠습니다. 전 세계 대부분의 민간 원자력발전소와 전혀 다른 설계입니다.
• 가스 냉각 열 원자로:첨단 가스 냉각 원자로 (AGRs), 가스 냉각 빠른 번식 원자로, 고온 가스 냉각 원자로를 포함합니다. 영국의 Magnox 원자로는 대표적인 예입니다.
• 압력 중수 원자로 (PHWR):가중수 (데우테리움 함유) 를 중화물 또는 냉각수로 사용한다. 캐나다의 CANDU 원자로는 대표적인 PHWR이다.
• 액체금속 냉각 원자로:냉각용으로 나트륨이나 납 비스무스 합금과 같은 녹은 금속을 사용한다.
• 용산 소금 반응기 (MSR):플루오라이드 기반의 녹은 소금을 냉각 용액으로 사용한다. 높은 온도와 낮은 압력에서 작동하는 MSR는 원자로 용기에 대한 스트레스를 줄인다.

압력 용기를 사용하는 주요 원자로 유형 중, PWR는 특유의 도전과 마주합니다. 작동 중 중성자 방사선 (또는 중성자 유동성) 은 용기 물질을 점차 깨뜨립니다.BWR 용기 덩어리 크기가 더 크면 더 나은 중성자 차단 기능을 제공합니다이 방법은 제조 비용을 증가시키지만, 사용 수명을 연장하기 위해 고름에 대한 필요성을 제거합니다.

PWR 선박의 수명을 연장하기 위해 Framatome (이전 Areva) 와 같은 핵 서비스 제공업체와 사업자는 고열 기술을 개발하고 있습니다.고부가가치 프로세스는 장기간 방사선으로 인해 손상된 물질의 특성을 복원하는 것을 목표로합니다..

설계의 차이에도 불구하고 모든 PWR 압력 용기에는 다음과 같은 주요 특징이 있습니다.

• 배 몸체:가장 큰 부품, 연료 집합체, 냉각액 및 지원 구조를 포함합니다. 일반적으로 연료 부하를위한 상단 개구가있는 고 cilindric.
• 배 머리:상단에 고정되어, 제어 막대기 드라이브와 냉각수 레벨 탐사 장치에 대한 침투를 포함합니다.
• 연료 집합체:우라늄 또는 우라늄-플루토늄 혼합물을 포함하는 막대기의 격자형 배열.
• 원자막 보호:접착을 일으키는 빠른 중성자로부터 배를 보호하는 고리 모양의 장벽

RPV 재료는 높은 온도와 압력을 견딜 수 있어야 하며, 동시에 진화를 최소화해야 합니다.배 껍질은 일반적으로 3-10mm의 오스텐이트 인 스테인리스 스틸로 접착된 저연금 페리틱 스틸을 사용합니다 (냉각액 접촉 부위에 사용)진화하는 디자인은 더 높은 양력 강도를 위해 SA-302 B (Mo-Mn 스틸) 및 SA-533/SA-508 등 니켈으로 부화 된 합금을 통합했습니다.이 Ni-Mo-Mn 페리틱 스틸은 높은 열전도성과 충격 저항성을 가지고 있지만 방사능 반응은 여전히 중요합니다..

2018 년 로사톰은 방사선 손상을 완화하기 위해 열 소열 기술을 개발하여 선박 수명을 15-30 년로 연장했습니다. (발라코보 1 부대에서 입증되었습니다).원자력 환경 은 물질 들 을 끊임없는 입자 폭격 에 시달리이 결함들은 텅 빈 공간, 부착 또는 용해물 클러스터가 시간이 지남에 따라 축적되어 가혹화되고 유연성을 감소시킵니다.구리 불순물 (> 0).1wt%) 가 "정결한"철강에 대한 수요를 증가시킵니다.

지속된 스트레스로 인한 크립프라스틱 변형은 더 빠른 결함 이동으로 인해 높은 온도에서 강화됩니다. 방사능 지원 크립은 스트레스 미세 구조 상호 작용으로 발생합니다.수소 이온 (냉각 물질 방사선분해에서) 은 세 가지 이론적 메커니즘을 통해 스트레스 진열 균열을 유발합니다.결속 감소, 내부 압력 또는 메탄 방광.

새로운 접근법은 곡물 경계, 과대용량 용해물 또는 산화물 분산 (예: 유트리아) 을 사용하여 이동된 원자를 안정시키는 것을 목표로합니다.유연성 및 균열 저항성을 향상시킵니다.방사능 저항성 합금의 최적화를 위해 더 많은 연구가 필요합니다.

2020년 현재 주요 RPV 제조업체로는 다음과 같습니다.

• 중국: 중국 제1중공업, 에르존, 하르빈 전기, 상하이 전기
• 프랑스: Framatome
• 인도: L&T 특수강 (BARC/NPCIL와 함께)
• 일본: 일본 철강 공장, IHI 기업
• 러시아: OMZ-Izhora, ZiO-Podolsk, AEM-Atommash
• 한국: 두산
• 영국: 롤스로이스 (해군 원자로)