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Alloy 617 für höhere Betriebstemperaturen qualifiziert
Der Boiler and Pressure Vessel Code der ASME ist das derzeit weltweit führende Regelwerk zur Konstruktion, Herstellung und Prüfung von Druckgeräten und druckführenden Komponenten. Er legt fest, wie hoch Belastungen sein dürfen und welche Materialien für den Kraftwerksbau – einschliesslich Kernkraftwerke – verwendet werden können. Die Einhaltung dieser Spezifikationen gewährleistet die Sicherheit und Leistung der Komponenten.
Das gesamte Alloy-617-Projekt dauerte zwölf Jahre und kostete das amerikanische Department of Energy (DOE) USD 15 Mio. Wenn man Nicht-DOE-Beiträge miteinrechnet, beliefen sich die gesamten Materialforschungskosten laut INL auf mehrere zehn Millionen Dollar, und zusammen mit früheren Arbeiten ergeben sich Jahrzehnte zeitintensiver Forschungsarbeiten.
Ein Team des INL in Zusammenarbeit mit Spezialisten des Argonne National Laboratory und des Oak Ridge National Laboratory sowie Branchenberatern und internationalen Partnern erhielt nun die Genehmigung der ASME für die Aufnahme von Alloy 617 in den Code. Laut Richard Wright, einem emeritierten INL-Fellow, der den INL-Teil und das Gesamtmanagement des Projekts leitete, dauerte das Genehmigungsverfahren drei Jahre. Die endgültige Genehmigung erfolgte Ende 2019. «Das ist eine ziemlich beachtliche Leistung», sagte Wright. «Im Gegensatz zu Leichtwasserreaktoren im kommerziellen Kernkraftwerkspark, für die möglicherweise 50 oder 100 Materialien zur Verfügung stehen, konnten für Hochtemperaturreaktoren gerade mal fünf verwendet werden.»
Die vorgeschlagenen Salzschmelze-, Hochtemperatur-, gasgekühlten oder Natriumreaktoren werden mindestens zwei Mal heisser betrieben als Leichtwasserreaktoren, die bei rund 290°C laufen. Daher war es entscheidend zu bestimmen, was mit Alloy 617 im Laufe der Zeit bei einer bestimmten Temperatur passiert.
Jetzt wo Alloy 617 in den ASME-Code aufgenommen ist, haben Konstrukteure von Hochtemperatur-Kernkraftwerkskonzepten jetzt mehr Möglichkeiten, wenn es um Komponentenbaustoffe geht. Die zuvor zugelassenen Hochtemperaturmaterialien konnten laut Wright nicht über etwa 750°C eingesetzt werden. «Unser neu qualifiziertes Material kann für Auslegung und Konstruktion bis zu 950°C verwendet werden. Das ermöglicht die Ausarbeitung neuer Konzepte für höhere Temperaturen», fügte Wright an.