Alliage clair pour une utilisation en haute

06 mai 2020

L'alliage 617 - une combinaison de nickel, de chrome, de cobalt et de molybdène - a été approuvé par l'American Society of Mechanical Engineers (ASME) pour être inclus dans son Boiler and Pressure Vessel Code. Cela signifie que l'alliage, qui a été testé par le Laboratoire national de l'Idaho (INL), peut être utilisé dans les réacteurs à sel fondu proposés, à haute température, refroidis au gaz ou au sodium. C'est le premier nouveau matériel à être ajouté au Code en 30 ans.

Le Code des chaudières et des appareils à pression établit des règles de conception concernant le degré de contrainte acceptable et spécifie les matériaux qui peuvent être utilisés pour la construction de centrales électriques, y compris dans les centrales nucléaires. Le respect de ces spécifications garantit la sécurité et la performance des composants.

INL a passé 12 ans à qualifier l'alliage 617, avec un investissement de 15 millions de dollars du Département américain de l'énergie. Une équipe de l'INL, en collaboration avec des groupes du Laboratoire national d'Argonne et du Laboratoire national d'Oak Ridge, ainsi que des consultants de l'industrie et des partenaires internationaux, a maintenant reçu l'approbation de l'ASME pour l'inclusion de l'alliage dans le Code. Les concepteurs travaillant sur de nouveaux concepts de centrales nucléaires à haute température ont désormais plus d'options en matière de matériaux de construction.

"C'est une réalisation assez substantielle", a déclaré Richard Wright, un collègue émérite du laboratoire INL qui a dirigé la partie INL et la gestion globale du projet. "Contrairement aux centrales à eau légère, la flotte commerciale, où vous pouviez avoir 50 ou 100 matériaux que vous pouviez utiliser, il y en avait exactement cinq que vous pouviez utiliser pour les réacteurs à haute température."

Contrairement aux réacteurs à eau légère, qui fonctionnent à environ 290 °C, les réacteurs à sel fondu, à haute température, refroidis au gaz ou au sodium proposés fonctionneront deux fois ou plus plus chauds. Il était donc essentiel de déterminer ce qu'il advient de l'alliage 617 au fil du temps à une température donnée.

Toutes les mesures devaient être effectuées sur différents lots d'alliage 617 pour tenir compte des légères variations de composition et de fabrication. Certains des tests ont été rapides, comme la mesure de la tension que le matériau pouvait supporter avant de se casser. Cependant, certains tests, comme ceux impliquant le fluage (la tendance d'une substance à changer de forme avec le temps), prennent des années.

"Ces propriétés dépendant du temps deviennent vraiment difficiles à mesurer et à comprendre", a déclaré Wright. L'ASME autorise un triple facteur d'extrapolation pour le temps.

Après avoir rassemblé les données sur l'alliage 617, les chercheurs ont proposé des chiffres conservateurs pour entrer dans la spécification ASME. Ils ont ensuite soumis cette proposition pour vote, entamant la phase suivante du processus pour intégrer le matériel dans le Code. Des bénévoles de l'industrie, des laboratoires nationaux et d'ailleurs siègent aux divers groupes de travail, sous-groupes et comités de l'ASME, qui se réunissent quatre fois par an pour examiner les modifications apportées aux normes.

"Nous avons commencé à le faire passer par le processus de vote", a déclaré Wright. "Cela a pris trois années complètes." L'approbation finale est intervenue fin 2019.

Maintenant que l'alliage 617 a été inclus dans le code ASME, les concepteurs de centrales nucléaires à haute température disposent d'un nouveau matériau qui offre une plage de fonctionnement étendue. Les matériaux à haute température précédemment autorisés ne pouvaient pas être utilisés au-dessus d'environ 750°C, selon Wright.

"Notre matériau nouvellement qualifié peut être utilisé dans la conception et la construction jusqu'à 950°C. En conséquence, il pourrait permettre de nouveaux concepts à plus haute température." il a dit.

Recherche et rédaction par World Nuclear News

WNN est un service d'information public de la World Nuclear Association

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