ما هو الدور الذي تلعبه فرن الأنبوب عالي الحرارة مع حقن البخار في محاكاة حوادث فقدان المبرد (LOCA)؟ تعزيز السلامة النووية

يعمل فرن الأنبوب عالي الحرارة مع حقن البخار كبيئة محاكاة حرجة لتكرار الظروف القاسية لحادث فقدان المبرد (LOCA). من خلال تعريض المواد لدرجات حرارة تتراوح بين 800 درجة مئوية و 1400 درجة مئوية مع إدخال بخار متحكم فيه، تقوم هذه المعدات بمحاكاة البيئة التي تلي مباشرة فقدان الضغط في قلب المفاعل. هذا يسمح للباحثين بالتحقق من سلامة وسلامة مواد تغليف الوقود دون مخاطر اختبار مفاعل على نطاق كامل.

الفكرة الأساسية: الوظيفة الأساسية لهذه الأجهزة هي تقييم كيفية تحمل الطلاءات الواقية للأكسدة والانتشار الشديدين أثناء الأزمة. من الضروري التحقق من أن نظام المواد يمكنه منع التفاعل الطارد للحرارة الخطير والانفجاري بين الزركونيوم والماء.

تكرار بيئة الحادث

لفهم حدود المواد، يجب على الباحثين إعادة إنشاء الضغوط الحرارية والكيميائية لفشل المفاعل بدقة.

محاكاة تصاعد درجة الحرارة السريع

في سيناريو LOCA، يؤدي فقدان ضغط المبرد إلى ارتفاع حاد في درجة حرارة القلب.

يعيد فرن الأنبوب محاكاة ذلك عن طريق رفع درجات الحرارة تحديدًا بين 800 درجة مئوية و 1400 درجة مئوية. يلتقط هذا النطاق النافذة الحرجة التي يتسارع فيها تدهور المواد بشكل أسرع.

التحكم في تفاعل البخار

الحرارة ليست المسبب الوحيد للإجهاد؛ وجود البخار يغير التفاعلات الكيميائية بشكل كبير.

يوفر الفرن تحكمًا دقيقًا في معدلات تدفق البخار ومنحنيات التسخين. هذا يضمن أن بيئة الاختبار تعكس بدقة الجدول الزمني المحدد لحادث نظري، بدلاً من مجرد تعريض المواد للحرارة الثابتة.

تقييمات حرجة للمواد

تكمن القيمة العميقة لهذه المعدات في قياس آليات التدهور المحددة التي يمكن أن تؤدي إلى فشل الاحتواء.

قياس حركية الأكسدة

التهديد الأكثر إلحاحًا لمكونات المفاعل في البخار هو الأكسدة السريعة.

يستخدم الباحثون هذا الفرن لتقييم حركية الأكسدة - قياس مدى سرعة تدهور الطلاءات الواقية عند تعرضها للبخار عالي الحرارة. تحدد هذه البيانات "وقت البقاء" للمادة أثناء الحادث.

قياس معدلات الانتشار البيني

عند درجات الحرارة المرتفعة، يمكن أن تصبح المواد غير مستقرة على المستوى الذري.

يسمح الفرن بتقييم معدلات الانتشار البيني بين الطلاء الواقي والركيزة الأساسية. إذا اختلطت هذه الطبقات بسرعة كبيرة، فقد تتعرض الخصائص الواقية للطلاء للخطر حتى لو لم يتأكسد.

تخفيف أنماط الفشل الكارثية

الهدف النهائي لهذه التجارب هو منع تصعيد الحادث.

منع تفاعلات الزركونيوم مع الماء

يتفاعل خليط الزركونيوم القياسي مع الماء طاردًا للحرارة عند درجات حرارة عالية، مما يطلق كميات هائلة من الحرارة والهيدروجين.

يقيم إعداد الاختبار هذا قدرة نظام المواد على قمع تفاعل الزركونيوم المتفجر مع الماء. النجاح هنا يعني أن المادة يمكن أن تساعد في تثبيت المفاعل بشكل سلبي بدلاً من إضافة الوقود إلى النار.

فهم المفاضلات

على الرغم من قوتها، تعتمد هذه المحاكاة على معايير صارمة لتقديم بيانات صالحة.

الحساسية لمنحنيات التسخين

تعتمد دقة المحاكاة بالكامل على دقة منحنى التسخين.

إذا لم يتمكن الفرن من مطابقة معدلات تسخين LOCA الحقيقية السريعة، فقد تقلل بيانات الحركية الناتجة من شدة تدهور المواد.

الاعتماديات على نظام المواد

النتائج محددة للغاية للتفاعل بين الطلاء والركيزة.

قد يفشل الطلاء الذي يعمل بشكل جيد بمعزل عن غيره بسبب مشاكل الانتشار البيني عند تطبيقه على ركيزة معينة. لذلك، يجب على الفرن اختبار نظام المواد الكامل، وليس فقط الطلاء بمعزل عن غيره.

التحقق من سلامة المواد لتطبيقات المفاعلات

عند استخدام البيانات من هذه التجارب، قم بمواءمة تركيزك مع هامش السلامة المحدد الذي تحاول التحقق منه.

• إذا كان تركيزك الأساسي هو طول عمر الطلاء: أعط الأولوية للبيانات المتعلقة بحركية الأكسدة لفهم المدة التي تقاوم فيها الحاجز تدهور البخار.
• إذا كان تركيزك الأساسي هو السلامة الهيكلية: انظر عن كثب إلى معدلات الانتشار البيني للتأكد من أن الركيزة تحتفظ بقوتها تحت الطلاء.
• إذا كان تركيزك الأساسي هو تخفيف الحوادث: ركز على قدرة المادة على قمع تفاعل الزركونيوم مع الماء الطارد للحرارة لمنع تصاعد الحرارة.

من خلال محاكاة هذه الظروف بدقة، تضمن هذه التكنولوجيا أن المواد الجديدة توفر ميزة أمان حقيقية قبل دخولها إلى قلب المفاعل.

جدول ملخص:

الميزة	الوظيفة في محاكاة LOCA	هدف البحث
نطاق درجة الحرارة	800 درجة مئوية إلى 1400 درجة مئوية	تكرار الارتفاعات السريعة في درجة حرارة قلب المفاعل
حقن البخار	معدلات تدفق متحكم فيها	محاكاة البيئة الكيميائية بعد فقدان الضغط
حركية الأكسدة	قياس التدهور	تحديد وقت بقاء الطلاءات الواقية
تقييم الانتشار البيني	تحليل تفاعل الركيزة	ضمان السلامة الهيكلية واستقرار الطلاء
تخفيف التفاعل	قمع الحرارة الطاردة للحرارة	منع توليد الهيدروجين/الحرارة المتفجر

ارتقِ ببحثك النووي مع KINTEK

قم بزيادة دقة محاكاة LOCA الخاصة بك باستخدام أفران الأنابيب عالية الحرارة عالية الدقة من KINTEK وأنظمة توصيل البخار. سواء كنت تقوم بقياس حركية الأكسدة أو تقييم معدلات الانتشار البيني في الطلاءات الواقية، فإن معداتنا المتخصصة توفر البيئات المتحكم فيها اللازمة للتحقق من السلامة الحيوية.

لماذا تختار KINTEK؟

• حلول حرارية متقدمة: من أفران الصهر والدوارة إلى أنظمة CVD والفراغ.
• مجموعة مختبرات شاملة: نقدم مكابس هيدروليكية، ومفاعلات ضغط عالي، وأوتوكلاف، وسيراميك متخصص للتجارب الصعبة.
• خبرة مستهدفة: دعم الباحثين في تطوير البطاريات، وعلوم المواد، والسلامة النووية.

لا تساوم على دقة المحاكاة. اتصل بخبراء KINTEK اليوم لمناقشة متطلباتك التجريبية المحددة وتأمين معدات المختبرات المتقدمة التي يستحقها بحثك.

المراجع

1. Egor Kashkarov, А. М. Лидер. Recent Advances in Protective Coatings for Accident Tolerant Zr-Based Fuel Claddings. DOI: 10.3390/coatings11050557

تستند هذه المقالة أيضًا إلى معلومات تقنية من Kintek Solution قاعدة المعرفة .