استفاده از ورق استیل در راکتور هسته ای

مقدمه:

هر وقت صحبت از انرژی هسته ای می گردد، ذهن انسان به یاد فاجعه هیروشیما و ناکازاکی ژاپن می افتد. در حقیقت انرژی اتمی منحصر به ساخت سلاح نبوده و امروزه برای انواع کاربردهای بشردوستانه مورد استفاده قرار می گیرد. تولید انرژی الکتریکی یکی از کاربردهای مهم انرژی هسته ای است که می تواند دنیای بشریت را دگرگون نماید. در دنیای پس از فوکوشیما، همه در صنعت هسته ای به دنبال راه هایی برای ایمن تر کردن فرآیندهای خود هستند. ورق استیل قرار است نقش مهمی در دستیابی به این هدف ایفا کند.

کاربرد ورق استیل در نیروگاه هسته ای:

یک نیروگاه هسته‌ای معمولی از ورق استیل برای کاربردها و عملیات خود به طور گسترده استفاده می‌کند. ورق استیل آستنیتی (عمدتاً گریدهای 304L و 316L) ترجیح داده می شود زیرا در محیط های گرم که در آن خوردگی استاندارد است، بهترین عملکرد را دارد. اگرچه ورق استیل آستنیتی و فریتی را می توان در یک راکتور معمولی یافت، گریدهای آستنیتی مزایای قابل توجهی دارند، از جمله:
-    مقاومت در برابر خوردگی بالا در برابر محیط های اکسید کننده
-    نسبتاً آسان برای ضد عفونی کردن
-    مقاومت عالی در برابر ضربه، حتی در دماهای زیر صفر
-    به راحتی در دسترس است
-    جوش و ساخت آسان
ورق استیل 304L معمولاً برای کاربردهای مرتبط با فرآیند استفاده می شود، در حالی که 316L برای ذخیره سازی شکافت مناسب تر است.
ورق استیل تقریباً در هر قسمت از یک نیروگاه هسته ای یافت می شود. برای مثال، لوله های تحت فشار، که مایع خنک کننده را در اطراف هسته راکتور به گردش در می آورند، اجزای حیاتی برای عملکرد ایمن نیروگاه هستند. آنها تقریباً همیشه از ورق استیل ساخته می شوند. مخازن مهار، بزرگترین سازه‌های فولادی ضد زنگ در یک نیروگاه هسته‌ای، عملکردی حیاتی و دوگانه دارند. آنها از راکتور در برابر نفوذهای خارجی محافظت می‌کنند و مهمتر از آن، از کارگران در برابر تشعشعات محافظت می‌نمایند.

عملکرد ورق استیل آستنیتی:

اگرچه ورق استیل آستنیتی در دماهای شدید عملکرد خوبی دارد (رآکتور هسته‌ای نسل چهارم می‌تواند تا دمای 1000 درجه سانتی‌گراد برسد)، اما می‌تواند تحت حمله پایدار نوترونی در معرض خطر قرار گیرد. حتی «آلیاژهای فوق‌العاده» نیز می‌توانند حباب‌های هلیوم را تشکیل دهند و در طول زمان تحت شرایط قرار گرفتن مداوم در معرض خوردگی و نوترون‌ها ضعیف شوند.
صنعت ورق استیل با چالش کمک به ایمن‌تر کردن انرژی هسته‌ای روبرو شده است. دسته جدیدی از ورق های استیل فریتی-مارتنزیتی در برابر دماهای شدید هسته ای، خوردگی و سایر عوامل آزمایشی امیدوارکننده هستند.
با توافق اکثر دانشمندان هسته ای که رشد مستمری در تقاضا برای انرژی هسته ای پاک وجود خواهد داشت، سازندگان ورق استیل به تولید آلیاژهای جدید برای پاسخگویی به تقاضای روزافزون برای محصولات قوی تر، مقاوم تر و با عملکرد بالاتر ادامه خواهند داد.
شرکت های زیادی هستند که بیش از 40 سال است که یک سهامدار پیشرو و تولید کننده محصولات ورق استیل در دنیا می باشند و بسیاری از تولیدکنندگان در موقعیت خوبی هستند که در آینده نیز به خوبی این کار را ادامه دهند.

استفاده از ورق استیل در راکتور هسته ای:

جزیره هسته ای یک اصطلاح کلی برای راکتورهای هسته ای و سیستم های مرتبط با راکتور در مهار نیروگاه های هسته ای است، از جمله سیستم های تامین بخار هسته ای، سیستم های اسپری مهاری، سیستم های کمکی و غیره. 
لوله انتقال حرارت مولد بخار بخش مهمی از مرز فشار مدار اولیه یک نیروگاه هسته ای است. مواد اصلی آلیاژ 800 و آلیاژ 690 است. لوله های انتقال حرارت ژنراتور بخار به دلیل الزامات بالا برای کیفیت سطح، کنترل اندازه، سیستم عملیات حرارتی و کنترل سازمان دارای موانع فنی بالایی هستند.
خط لوله اصلی مدار اولیه یک مانع مهم برای جلوگیری از نشت محصولات شکافت هسته ای به محفظه تحت شرایط عادی، غیرعادی، تصادف و آزمایش نیروگاه های هسته ای است. خط لوله اصلی معمولاً به مقاومت در برابر دمای بالا، مقاومت در برابر فشار بالا و مقاومت در برابر خوردگی نیاز دارد. در روزهای اولیه معمولاً از ورق استیل آستنیتی 8-18 برای خط لوله اصلی استفاده می شد، اما مشکلاتی مانند استحکام ناکافی و خوردگی بین دانه ای وجود داشت. توسعه بعدی خط لوله اصلی ورق استیل دوبلکس ریخته گری به دلیل قدیمی شدن و سایر کمبودها، نسل سوم انرژی هسته ای AP1000 و سایر خطوط لوله اصلی مدار اولیه از ورق استیل آستنیتی L316 جعلی یکپارچه استفاده می کنند که دارای ویژگی های استحکام بالا و چقرمگی پلاستیک خوب است.
بویلر آب تغذیه فشار قوی یکی از تجهیزات مهم در سیستم احیا کننده است که نقش مهمی در بازده اقتصادی مدار ثانویه واحد دارد. مبدل حرارتی معمولاً از لوله های تبادل حرارتی U شکل استفاده می کند. ورق استیل فریتی TP439 دارای استحکام بالا، مقاومت در برابر فرسایش و سایش خوب، قیمت پایین و مقاومت در برابر خوردگی یون کلرید است. اغلب به عنوان ماده اصلی برای لوله های مبدل حرارتی U شکل استفاده می شود.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی