Ọrụ Metallurgy na Ngwa Ya na Ike Nuklia
Ọkwa ígwè bụ ngalaba sayensị ihe na injinia nke na-amụ mmekọrịta dị n'etiti ihe mejupụtara ya, nhazi ya, usoro ya, na ihe ndị dị na ya. N'ihe gbasara ike nuklia, ọkwa ígwè na-arụ ọrụ dị oke mkpa n'ihi na ihe fọrọ nke nta ka ọ bụrụ sistemụ niile dị mkpa - site na ihe mkpuchi mmanụ na mmanụ ruo na arịa nrụgide reactor ruo na ihe mgbanwe okpomọkụ - na-adabere na ihe ndị dị na ọla nke ga-arụ ọrụ n'ọnọdụ dị oke njọ. Okpomọkụ dị elu, ikpughe radieshon siri ike, gburugburu ebe obibi na-emebi emebi, na ọchịchọ maka ntụkwasị obi ogologo oge na-eme ka nhọrọ na nhazi nke ígwè dị mkpa na nchekwa na arụmọrụ nke ụlọ ọrụ ike nuklia (NPPs).
Ọrụ nke Metallurgy na Usoro Ike Nuklia
A na-emepụta ike nuklia site na mgbawa nke nuclei atọm dị arọ dịka uranium-235 ma ọ bụ plutonium-239. Ọ bụ ezie na nuclei atọm dị obere nke ukwuu, sistemụ ndị na-achịkwa mmeghachi omume ndị a bụ ngwaọrụ e ji aka rụọ nke ga-anọgide na-eguzosi ike n'ihe na nke kemịkalụ. A na-ahụ maka ígwè n'ọkwa ọ bụla: nchacha na ịtinye ọla, imepụta ihe mejupụtara ya, ọgwụgwọ okpomọkụ, ịgbado ọkụ, inyocha ya, na ọbụna ịtụle ịka nká nke ihe ndị dị n'oge ọrụ. N'ikwu ya n'ụzọ ọzọ, ọrụ ígwè abụghị naanị maka "ịhọrọ ihe siri ike," kama ọ bụ ijide n'aka na ha ka dị nchebe mgbe ọtụtụ iri afọ nke ikpughe na radieshon na okpomọkụ dị elu gasịrị.
Ihe Ndị E Ji Mee Mmanụ Nuklia: Site na Ntụ ntụ ruo na Pellets
Mmanụ ọkụ kachasị na-arụ ọrụ na reaktọ mmiri dị mfe (LWRs) bụ uranium dioxide (UO₂) n'ụdị pellet seramiiki. Ọ bụ ezie na UO₂ abụghị ígwè, metallurgy ka na-etinye aka nke ukwuu site na nhazi ntụ ntụ, sintering, njupụta, na njikwa porosity. Paramita microstructural dị ka nha ọka, nkesa pore, na ọdịnaya adịghị ọcha na-emetụta njikwa okpomọkụ, ọnụego mwepụta gas fission, na nkwụsi ike nha pellet. Obere njikwa okpomọkụ nwere ike ibuli okpomọkụ isi pellet, mee ka nrụgide okpomọkụ dịkwuo elu, ma mee ka mmebi dịkwuo ngwa ngwa.
N'ụfọdụ atụmatụ reaktọ dị elu, a na-ejikwa mmanụ ígwè (dịka ọmụmaatụ, alloys U-Zr ma ọ bụ U-Pu-Zr), ọkachasị na reaktọ ngwa ngwa. N'ebe a, ọrụ ígwè bụ isi ihe dị na imewe ahụ: otu esi achịkwa usoro alloy ahụ, ebe agbaze agbaze, ndakọrịta kemịkalụ na ihe mkpuchi, na omume n'okpuru radieshon. Mmanụ ígwè na-enwekarị ike okpomọkụ karịa seramiiki, mana ọ chọrọ njikwa nke ọzịza na mmekọrịta kemịkalụ na ihe mkpuchi ahụ.
Ihe mkpuchi mmanụ ụgbọala: Ebe nchekwa mbụ
Ihe mkpuchi ahụ bụ ọkpọkọ dị gịrịgịrị nke na-ekpuchi pellet mmanụ ọkụ, na-ekewapụ ngwaahịa fission na reactor coolant. Na LWRs, ihe mkpuchi ahụ na-abụkarị nke dabere na zirconium (Zircaloy ma ọ bụ alloys Zr nke oge a). Nke a bụ n'ihi na zirconium nwere obere akụkụ nnabata neutron (anaghị egbochi mmeghachi omume ahụ) yana ezigbo iguzogide nchara na mmiri n'oge okpomọkụ dị elu. Agbanyeghị, ihe mkpuchi zirconium na-eche nnukwu ihe ịma aka ihu n'ụdị oxidation na nhazi hydrogen (hydriding), karịsịa n'ọnọdụ ndị na-adịghị mma. Hydrogen agbazere agbaze nwere ike ịmepụta hydrides na-agbawa agbawa, nke na-ebelata ductility ma na-eme ka ihe egwu nke mgbawa dịkwuo elu.
Metallurgy na-edozi nke a site n'ịkwalite nhazi nke alloy (Sn, Nb, Fe, na Cr na njupụta a na-achịkwa), ọgwụgwọ okpomọkụ iji chịkwaa udidi kristal, na ijikwa oyi akwa oxide nchebe. Nnyocha e mere n'oge na-adịbeghị anya na-agbasakwa na "Accident Tolerant Fuel" (ATF), dị ka mkpuchi dabere na alloys FeCrAl ma ọ bụ zirconium a kpụchara akpụ, nke na-eguzogide oxidation karịa na okpomọkụ dị oke elu. Ihe ịma aka bụ ịnọgide na-enwe ndakọrịta neutron, iguzogide corrosion, na ikike imepụta oke.
Ngwakọta nrụgide nke ihe nrụpụta na nhazi isi: Ígwè siri ike dị elu nke na-eguzogide radieshon
Ngwa nrụgide reactor (RPV) bụ nnukwu ihe nke na-ejide ihe mkpuchi nrụgide dị elu ma na-ekpuchi isi ihe reactor ahụ. Ihe ndị a na-ejikarị eme ihe bụ ígwè ndị siri ike nke nwere obere alloy, nke a na-ejikarị ígwè anaghị agba nchara kpuchie n'ime ime maka iguzogide nchara. Ihe ịma aka nke ígwè bụ mmebi nke neutron radieshon kpatara: mkpughe neutron nwere ike ibute mgbanwe microstructural, ịmepụta obere ihe ndị na-ebute mmiri, na nkewa ókèala ọka, nke na-ebelata ike mgbawa. N'ihi ya, okpomọkụ mgbanwe brittle-ductile nwere ike ịgbanwe elu, na-eme ka ihe ahụ dịkwuo mfe ịgbaji na okpomọkụ ọrụ ụfọdụ.
Iji chịkwaa ihe egwu ndị a, a na-eji ígwè arụ ọrụ:
1. Njikwa nhazi (dịka ọmụmaatụ ịmachi ụfọdụ ọdịnaya Cu, P, Ni metụtara mmetọ).
2. Ọgwụgwọ okpomọkụ (ịkụcha ọkụ) iji nweta nguzozi nke ike na ike.
3. Mmemme nlekota: a na-etinye ihe nlele ihe dị nso n'etiti isi, wee nwalee ya mgbe niile iji nyochaa ịka nká nke radieshon.
4. Ịdọpụ ihe n'ime ụlọ n'ọnọdụ ụfọdụ, iji weghachi ụfọdụ ike.
Nrụrụ na Mbibi na Gburugburu Ebe Obibi Reactor
Njehie n'ime ụlọ ọrụ ike nuklia abụghị naanị "nchara nkịtị." Ọ gụnyere njikọta nke kemịkalụ mmiri, okpomọkụ dị elu, nrụgide, na radieshon. Dịka ọmụmaatụ, mgbawa nrụrụ nrụgide (SCC) nwere ike ime na ihe ndị anaghị agba nchara ma ọ bụ nickel alloy, ọkachasị na gburugburu ebe a na-esi mmiri ọkụ (BWR). E nwekwara mgbawa nrụrụ nrụgide na-enyere aka na radieshon (IASCC), ebe radieshon na-agbanwe obere nhazi na kemistri mpaghara, na-eme ka ihe ahụ dịkwuo mfe ịgbawa.
N'ime sistemụ oyi nke ihe nrụpụta mmiri a na-agbanye n'ọkụ (PWR), a na-eji ihe ndị a na-akpọ nickel alloy dị ka Alloy 600/690 eme ihe n'ọtụtụ akụkụ (dịka ọmụmaatụ, ọkpọkọ ihe na-emepụta steam). Ọrụ igwe na-arụ ọrụ n'ịhọrọ ihe a na-akpọ alloy kwesịrị ekwesị, ijikwa usoro ịgbado ọkụ, na itinye usoro mbelata dị ka ọgwụgwọ okpomọkụ mgbe a gbanyere ya (PWHT) na usoro ndozi iji belata nrụgide fọdụrụ.
Ịgbado ọkụ na Ịrụpụta Ihe: "Nkọwa" Ndị Na-ekpebi Nchekwa
Ihe mejupụtara nuklia na-abụkarị nnukwu ma dị mgbagwoju anya, nke na-eme ka ịgbado ọkụ dị mkpa. Agbanyeghị, ịgbado ọkụ nwere ike ịmepụta mpaghara metụtara okpomọkụ (HAZ) nke nwere obere nhazi dị iche, nrụgide dị elu fọdụrụ, na ntụpọ nwere ike ime. Ịgbado ọkụ na-elekwasị anya na nhọrọ ígwè e ji emeju ihe, njikwa ntinye okpomọkụ, ọgwụgwọ okpomọkụ tupu oge eruo na mgbe ịgbado ọkụ gasịrị, na nyocha na-anaghị emebi emebi (NDT) dịka nnwale ultrasonic na radieshon.
Ntụkwasị obi nke njikọ ndị a na-agbakọta dị oke mkpa n'ihi na ọtụtụ ọdịda na ụlọ ọrụ ike na-amalite site na obere mgbawa na-etolite na oke nrụgide. Na nuklia, ụkpụrụ mmepụta na nyocha siri ike karị, yabụ a ga-ejikọta usoro metallurgical na njikwa mma na koodu imewe (dịka ọmụmaatụ, ASME Boiler and Pressure Vessel Code).
Ihe maka ihe ndị na-eme ka ihe na-arụ ọrụ n'ọgbọ ọhụrụ pụta
Ndị na-emepụta ihe dị elu—dịka ndị na-emepụta ihe dị ka nnu agbazere agbaze (MSRs), ndị na-emepụta ihe dị ngwa ngwa nke sodium (SFRs), na ndị na-emepụta ihe dị elu (HTGRs)—na-eweta ihe ịma aka ọhụrụ gbasara ígwè. Gburugburu ebe a na-emepụta ihe dị iche iche pụtara usoro nchara dị iche iche. Dịka ọmụmaatụ, na MSRs, ihe ndị e ji mee ihe ga-eguzogide nchara site na nnu fluoride/chloride agbazere agbaze na okpomọkụ dị elu ebe ha na-adịkwa n'otu akụkụ. Ihe ndị e ji nickel mee (ihe atụ akụkọ ihe mere eme: Hastelloy-N) bụ ndị a ga-ahọrọ, mana mmepe na-aga n'ihu n'ihi mkpa ọ dị maka ogologo oge ọrụ na njikwa kemịkalụ nnu siri ike.
N'ime reaktọ ngwa ngwa, ihe owuwu na-eche oke neutron fluxes na okpomọkụ dị elu ihu, nke na-eduga na nnyocha na ígwè martensitic-ferritic (dịka ọmụmaatụ, 9–12% Cr), nke na-eguzogide ọzịza radieshon karịa ụfọdụ austenitics. N'aka nke ọzọ, ihe ndị dị n'ime oke okpomọkụ nwere ike ịchọ superalloys ma ọ bụ ọbụna seramiiki mejupụtara, mana ka chọrọ metallurgy n'ihe gbasara njikọ, nkwonkwo, na omume thermomechanical.
Penutup
Ọla igwe bụ ntọala nke na-eme ka ike nuklia rụọ ọrụ n'enweghị nsogbu, kwụsiri ike, na n'akụnụba. Site na mkpuchi zirconium nke ga-eguzogide ire ere na mmiri, ruo na arịa nrụgide reactor nke ga-anọgide na-eguzogide n'okpuru ọtụtụ iri afọ nke bọmbụ neutron, ruo ihe ịma aka nke ire ere na ịgbado ọkụ na ọkwa sistemụ, ihe niile dabere na nghọta miri emi nke mmekọrịta dị n'etiti obere nhazi na ihe onwunwe. N'oge mmepe reactor ọgbọ na-abịa, ọrụ nke igwe ígwè dị ukwuu karịa: ihe achọrọ nke okpomọkụ dị elu, gburugburu ebe oyi ọhụrụ, na ihe mgbaru ọsọ nchekwa siri ike na-achọ alloys ọhụrụ, usoro mmepụta dị elu, na ụzọ nlekota mmebi ziri ezi karị. Ya mere, ọganihu na igwe ígwè abụghị naanị na-akwado ike nuklia kamakwa ọ na-akpụzi ọdịnihu nke teknụzụ nuklia dị nchebe na nke na-adịgide adịgide.
