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Aug 18, 2023

NUCOBAM: aumentare la redditività dell'industria nucleare e migliorare la sicurezza

The main aim of NUclear COmponent Based on Additive Manufacturing (NUCOBAM) is

Lo scopo principale di NUclear COmponent Based on Additive Manufacturing (NUCOBAM) è quello di sviluppare il processo di qualificazione che consenta l’uso di tali componenti metallici prodotti additivamente (AM) in un impianto nucleare. Una volta qualificato, l’uso dell’AM consentirà all’industria nucleare di affrontare le sfide legate all’obsolescenza dei componenti, di produrre e utilizzare nuovi componenti con una progettazione ottimizzata. Ciò aumenterà l’efficienza e la sicurezza del reattore. Questi sviluppi verranno utilizzati per tre principali applicazioni in tre periodi diversi:

Questo progetto studia il processo di fusione laser a letto di polvere (LPBF) per consolidare i materiali in acciaio inossidabile per i componenti nucleari dei reattori ad acqua leggera (LWR) esistenti. Vengono esaminati i meccanismi di degrado convenzionali come l'irradiazione, l'invecchiamento termico, i carichi meccanici nonché la fessurazione assistita dall'ambiente come la corrosione da tenso-deformazione.

Per studiare a fondo le proprietà fisiche e meccaniche dell'acciaio inossidabile L-PBF, quattro partner NUCOBAM hanno prodotto campioni di produzione additiva: VTT, AMRC, Laborelec e CEA (vedere l'esempio del processo in Fig. 1). Il consorzio europeo, composto da 13 partner, sta unendo le proprie competenze e risorse per affrontare una delle maggiori sfide dei componenti delle centrali nucleari: l'invecchiamento dei componenti, sia attraverso effetti di irradiazione di neutroni nel nocciolo dei reattori che problemi di invecchiamento termico per sempre periodi di servizio più lunghi.

Per i test in servizio sono state prese in considerazione due applicazioni in acciaio inossidabile (SS) 316L AM (vedere Fig. 3):

L’AM è di grande interesse per componenti con geometria complessa, come le griglie, perché riduce sia i costi che i tempi rispetto alla produzione convenzionale mediante rimozione di materiale.

Il filtro detriti è particolarmente interessante anche da studiare come componente interno e quindi soggetto alla degradazione dell'irradiazione neutronica.

I componenti del corpo valvola AM sono di grande interesse perché sottoposti a stress termici e di pressione, e devono affrontare i problemi di invecchiamento delle leghe di acciaio inossidabile durante il funzionamento a lungo termine.

Una volta convalidati entrambi i progetti del filtro detriti e della valvola a sfera, sono state stabilite le specifiche preliminari del processo di produzione additiva (pAMPS).

Pertanto, NUCOBAM si è posta cinque obiettivi tecnici e un obiettivo relativo alla divulgazione, come elencati di seguito.

Stabilire una metodologia di qualificazione per i componenti nucleari AM da proporre per la standardizzazione e da comunicare ai comitati del codice di progettazione nucleare:L’industria nucleare e le autorità di regolamentazione necessitano di un processo affidabile di qualificazione e codificazione per l’AM come base per la futura produzione e utilizzo di componenti nelle centrali nucleari.

Sviluppare un piano di produzione Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) che garantisca e dimostri stabilità, ripetibilità e riproducibilità del processo che soddisfano gli standard di qualità nucleare:I processi di qualificazione e codificazione devono garantire che l’AM fornisca risultati stabili, omogenei e riproducibili in termini di prestazioni dei materiali.

Dimostrare che le prestazioni del materiale L-PBF soddisfano i requisiti di qualificazione:I processi di qualificazione e codificazione devono garantire che l’AM fornisca prestazioni dei materiali in accordo con i requisiti esistenti per i processi di produzione convenzionali.

Dimostrare che il caso d'uso in-core di L-PBF soddisfa le sue funzioni legate alla sicurezza e i requisiti operativi (vedere IBAM in Fig. 4):Il funzionamento sicuro e affidabile dei componenti AM in un reattore deve dimostrare che il comportamento del materiale AM ​​sotto irradiazione è coerente con l’esperienza sul campo esistente e non subisce alcun degrado inaccettabile.

Valutare le prestazioni operative dei componenti AM ex-core per quanto riguarda le funzioni legate alla sicurezza e i requisiti operativi:Il funzionamento sicuro e affidabile dei componenti AM nelle centrali nucleari deve dimostrare che i componenti AM soddisfano i requisiti funzionali dedicati e che il materiale AM ​​non subisce alcun degrado inaccettabile.