Pam mae Alwminiwm yn Addas i Gydrannau Adweithydd Niwclear
Mae alwminiwm yn ennill ei le mewn peirianneg niwclear oherwydd prin ei fod yn ymyrryd â'r economi niwtronau. Mae ei draws-adran amsugno niwtron thermol tua 0.23 ysgubor, trefn maint islaw dur di-staen, felly gall strwythurau alwminiwm tenau eistedd yn agos at graidd heb orfodi cosb adweithedd fawr. Mae'r metel hefyd yn ddargludydd gwres ardderchog ar tua 237 W/mK, sy'n helpu i symud gwres o danwydd i oerydd heb raddiannau tymheredd serth.
Niwtroneg:mae amsugno parasitig isel yn cadw ymchwil a phrawf adweithyddion yn hollbwysig gyda llai o restr ymholltol.
Perfformiad thermol:mae dargludedd uchel yn cyfyngu ar linell ganol tanwydd a thymheredd arwynebau cladin.
Trin:mae dwysedd o 2.70 g/cm3 yn ei gwneud yn hawdd symud a lleoli mewn-rigiau pentwr, dalwyr a gwarchodaeth.
Gwneuthuriad:gall alwminiwm gael ei allwthio, ei rolio a'i beiriannu i sianeli â waliau tenau a dalwyr targed cymhleth.
Cost:mae cydrannau alwminiwm yn costio llawer llai na zirconium neu titaniwm cyfatebol.
Mae'r manteision hyn yn cael eu ffinio gan dymheredd. Mae aloion alwminiwm yn dechrau colli cryfder uwchlaw tua 150 gradd ac mae'r metel yn toddi ar 660 gradd, felly mae alwminiwm yn ddeunydd ar gyfer adweithyddion ymchwil, dolenni prawf, cyfleusterau cysgodi ac arbrofol yn hytrach nag ar gyfer creiddiau adweithyddion pŵer masnachol.
Cladin Tanwydd mewn Adweithyddion Ymchwil a Phrawf
Mae cladin alwminiwm yn parhau i fod y safon ar gyfer elfennau tanwydd plât a gwasgariad. Wraniwm-cig tanwydd silicid alwminiwm neu wraniwm wedi'i rolio-wedi'i fondio rhwng platiau gorchudd aloi alwminiwm, ac mae'r elfen orffenedig yn cael ei chydosod i mewn i flwch neu sianel yn dibynnu ar ddyluniad yr adweithydd. Mae'r cladin yn ynysu'r tanwydd o'r oerydd, yn cadw cynhyrchion ymholltiad ac yn darparu'r arwyneb strwythurol y mae'r oerydd yn llifo ar ei draws.
| aloi | Ffurf nodweddiadol | Swyddogaeth yn y craidd |
|---|---|---|
| 1100 | Plât a dalen wedi'i rolio | Cladin tymheredd isel, caledwedd actifadu isel |
| 6061-T6 | Allwthiadau a phlât | Cydrannau strwythurol, fframiau elfennau tanwydd, pibellau |
| 5052 | Taflen a thiwb | Peipio oerydd, tanciau, gwneuthuriad cyffredinol |
| Al{0}}Ni-F graddau | Tiwb a phlât wedi'i rolio | Cladin ar gyfer -amodau prawf tymheredd uwch |
| Powdr alwminiwm sintered | Bar gwasgu a thiwb | Cydrannau cryfder-gwasgariad tymheredd uchel |
Mae cywirdeb cladin yn dibynnu cymaint ar gemeg dŵr ag ar ddewis aloi. Mae oerydd pH, dargludedd ac ocsigen toddedig yn cael eu dal y tu mewn i fandiau cul i gadw'r ffilm amddiffynnol ocsid yn sefydlog ac i atal ymosodiad tyllu ar yr wyneb alwminiwm.
Cyfyngiadau a Dulliau Methiant yn y Gwasanaeth Arbelydru
O dan fflwcs niwtron cyflym mae alwminiwm yn dioddef tyfiant arbelydru, chwyddo gwagle a chaledu. Mae chwyddo yn dod yn fesuradwy ar lefel uchel, ac mae trawsnewid yn cynhyrchu silicon a heliwm y tu mewn i'r metel, sydd ill dau yn newid ymddygiad mecanyddol. Mae alwminiwm hefyd yn actifadu'n gryf yn y tymor byr: mae dal niwtronau yn ffurfio sodiwm-24 gyda hanner oes o 15 awr, sy'n pennu'r cyfnod pydredd sy'n rhaid iddo fynd heibio cyn unrhyw waith trin neu gynnal a chadw.
Mae colled cryfder uwchlaw tua 150 gradd yn eithrio alwminiwm o greiddiau adweithyddion pŵer.
Mae cyrydiad dŵr tymheredd uchel yn cyflymu dros tua 200 gradd oni bai bod cemeg dŵr yn cael ei reoli'n dynn.
Mae cracio cyrydiad straen yn bosibl mewn amgylcheddau gwlyb lle mae straen gweddilliol yn uchel.
Mae aloion zirconium yn disodli alwminiwm lle bynnag y mae angen tymheredd gweithredu uwch a bywyd cylch tanwydd hir.
Cyfleusterau Storio, Gwarchod ac Ymchwil Gwastraff
Ym maes rheoli gwastraff, mae alwminiwm yn ddeunydd interim defnyddiol ond yn un tymor hir heriol. Mae amgylcheddau storio gwlyb yn hyrwyddo cyrydiad a'r cynhyrchiad hydrogen cysylltiedig, y mae'n rhaid ei reoli mewn cynwysyddion wedi'u selio. Fel arfer, defnyddir aloi, anodizing neu araenu i gynyddu gwydnwch, a dur di-staen yw'r deunydd cyfeirio o hyd ar gyfer pecynnau gwaredu daearegol tymor hir.
Ar gyfer cysgodi, mae alwminiwm yn cael ei gyfuno â chyfansoddion sy'n dwyn boron fel boron carbid i amsugno niwtronau wrth gadw pwysau'n isel, ac mae wedi'i haenu â phlwm neu goncrit lle mae angen gwanhau gama. Mae peiriannu yn caniatáu i geometreg cysgodi gael ei pharu â gosodiadau canfodyddion a phorthladdoedd trawst, ac mae athreiddedd magnetig isel yn osgoi tarfu ar systemau magnet mewn gosodiadau cyflymydd a thrawst. Defnyddir alwminiwm purdeb uchel hefyd ar gyfer fframiau offer gwasgaru niwtronau a chymorth canfodyddion lle byddai halogiad yn ystumio'r mesuriad.
Datgomisiynu ac Adfer Metel
Pan fydd adweithydd ymchwil neu ddolen brawf yn ymddeol, mae cydrannau alwminiwm yn cael eu cadw ar gyfer dadfeiliad cynhyrchion actifadu byrhoedlog, a nodweddir wedyn gan arolwg radiolegol cyn eu rhyddhau. Gellir toddi deunydd gweithgaredd isel a'i ail-gastio i'w ailddefnyddio'n gyfyngedig fel blociau cysgodi, tra bod ffracsiynau halogedig yn mynd i lwybrau gwastraff ymbelydrol trwyddedig. Mae cyfraddau adennill mwyndoddi uwchlaw 95% yn gyraeddadwy ar gyfer sgrap glân, ac mae'r un ddisgyblaeth arwahanu aloi a ddefnyddir mewn ailgylchu confensiynol yn berthnasol yma.
Cwestiynau Cyffredin
C: Pam mae alwminiwm yn cael ei ddefnyddio mewn cydrannau adweithyddion niwclear?
Mae ei drawstoriad amsugno niwtron isel yn lleihau ymyrraeth â'r adwaith cadwynol, mae ei ddargludedd thermol uchel yn gwella trosglwyddiad gwres, ac mae ei bwysau ysgafn yn symleiddio'r broses o drin rigiau pentwr a mewnolau.
C: A yw alwminiwm yn cael ei ddefnyddio fel cladin tanwydd niwclear?
Oes, ond yn bennaf mewn adweithyddion ymchwil a phrawf. Alwminiwm wedi'i fondio-rholio-tanwydd plât wedi'i orchuddio sy'n dominyddu'r cyfleusterau hynny oherwydd ei fod yn gost-effeithiol ac yn perfformio ymhell islaw tua 200 gradd .
C: Beth yw heriau alwminiwm mewn storio gwastraff niwclear?
Mae lleithder yn gyrru cyrydiad a chynhyrchu hydrogen y tu mewn i gynwysyddion wedi'u selio, ac nid yw gwydnwch hirdymor wedi'i brofi cystal na dur di-staen, felly mae angen haenau neu ddetholiad aloi ar gyfer storio interim.
C: Sut mae alwminiwm yn gweithio mewn cysgodi niwclear?
Mae dwysedd cymedrol ynghyd ag ychwanegiadau boron yn ei gwneud yn effeithiol ar gyfer cysgodi niwtronau, tra ei fod wedi'i haenu â phlwm neu goncrit ar gyfer gwanhau gama a'i beiriannu i geometregau arferol o amgylch synwyryddion.
C: Pam mae alwminiwm purdeb uchel yn cael ei ddefnyddio mewn cyfleusterau ymchwil?
Mae actifadu isel ac ymyrraeth magnetig dibwys yn cadw cydrannau trawst, fframiau offer a deiliaid targed rhag tarfu ar arbrofion gwasgaru niwtron neu systemau magnet.
C: Pa aloion alwminiwm sy'n gyffredin mewn gwaith niwclear?
1100 ar gyfer cladin tymheredd isel, 6061-T6 ar gyfer cydrannau adeileddol, 5052 ar gyfer pibellau a thanciau, graddau Al-Ni-Fe ar gyfer amodau prawf poethach, a phowdr alwminiwm sintered lle mae angen cryfder gwasgariad.
