جایگاه فولادهای آلیاژی در ساخت نیروگاه های هسته ای

به عنوان مثال تعدادی از فولادهای آلیاژی بورون دار در ساخت میله های کنترل استفاده می شود. این میله ها نقش مهمی در بهره برداری از نیروگاه های هسته ای باز می کنند چون بورون در کندتر کردن واکنش هسته ای موثر است.

مشخصات مواد از اوایل شروع بهره برداری نیروگاه های هسته ای به تدریج تکامل یافته است. در اوایل عمر نیروگاه های هسته ای مشخص شد که ساختمان های اتمی و مولکولی فولادها در اثر بمباران دائمی تشعشعی تغییر پیدا کرده و قسمت ها یا بخش های سازه ای آن بتدریج صحت یا یکپارچگی خود را از دست می دهند. این تاثیرات نه تنها از طریق تغییرات در خود مواد برطرف می شود بلکه از طریق تغییرات در طراحی از جمله طراحی در محافظ های ضد تشعشع نیز بهبود می یابد. شکنندگی مواد در برابر تشعشع پدیده دیگری است که به خوبی شناخته شده است.

سیستم جامع صدور گواهی که توسط این صنعت بکار گرفته می شود، بدین مفهوم نیست که مواد مصرفی در آن لزوما بدون تجارب متعارف یا معمول ساختمان صنعتی بکار گرفته می شود تا آنجا که به صنعت فولاد مرتبط است ، گستره مواد مورد نیاز برای یک پروژه نیروگاه هسته ای شامل فهرست طولانی از محصولات آشنا یا قدیمی خواهد بود. اما باید توجه داشت که در انتخاب فهرست تدارکات یا خرید باید دقت بسیار بالایی کرد چون انواع گوناگونی از این محصولات و عرضه کنندگان غیرمعتبر در بازار فعالیت می کنند.
مواد شناخته شده
مواد یا محصولات ساختمانی ساخته شده از فولادهای کربنی ( یا معمولی) مخصوص پروژه های اروپایی (EN) یا استاندارد اروپایی است که به سری فولادهای ضدزنگ ، فولادهای دوپلکس و گریدهای 6-moly (دارای 6 درصد مولیبدن بوده و نسبت به فولادهای ضدزنگ معمولی در برابر فرسایش و ترک های ناشی از فشار مقاوم و 50 درصد از فولادهای ضدزنگ سنتی قوی تر است) معروفند.
اکثر مواد مصرفی در نیروگاه های هسته ای معمولا تحت تاثیر اشعه قرار نمی گیرند اما شاید انتخاب این مواد تناسبی با مشخصات نیروگاه های هسته ای نداشته باشد. به عنوان مثال برای ساخت نیروگاه هایی که در سواحل دریا بنا می شوند ترجیح داده می شود که بتوان از آب دریا به عنوان خنک کننده استفاده کرد.
به همین منظور از لوله های آلیاژی 6-MOLY در نیروگاه های هسته ای در کنار ساحل استفاده می شود که در سخت ترین شرایط کاربرد دارد. با توجه به اینکه سعی می شود از هر گونه خرابی یا پوسیدگی لوله در هر نیروگاهی پرهیز شود، در یک نیروگاه هسته ای هر گونه نشتی می تواند عواقب جدی داشته باشد.
در هر نیروگاهی چه هسته ای و چه سوخت فسیلی که در کنار دریا ساخته می شود باید برای ساخت دیوارهای آن از میلگرد ساختمانی (آجدار) و توری استفاده کرد . برای کاهش ریسک نفوذ آب شور دریا به بتون مسلح و جلوگیری از زنگ زدگی میلگرد آجدار یا بتون مسلح بهتر است از مخلوطی از سیمان سرباره کوره بلند تحت عنوان ( Slag-Cement) استفاده کرد که البته باید مورد تایید قرار گیرد. معمولا سیمان با هوا سخت نمی شود بلکه از طریق واکنش شیمیایی داخلی استحکام پیدا کرده و سخت می شود. این مشخصه یک حفاظت طبیعی به میلگرد آجدار می دهد. با ترکیب بتون و سیمان سرباره نیز استحکام نهایی افزایش پیدا می کند.
از آنجا که قابلیت اطمینان دیواره های نیروگاه هسته ای از نظر ایمنی بسیار حائز اهمیت است، تولیدکننده میلگرد آجدار و مفتول باید دارای گواهینامه استاندارد باشد. ساختمان سربی نیروگاه هسته ای باید به گونه ای طراحی شود که در مقابل بمباران زلزله استحکام داشته باشد. به همین منظور و جلوگیری از هر حادثه ای طراحی بسیار سنگینی ایجاد می کنند که نسبت به نیروگاه های سوخت فسیلی نیازمند فولاد و بتون بیشتری است و فولادهای مصرفی آن باید دارای مشخصه هایی باشد که سازه یا ساختمان ریزش نکند.
مهمتر از همه اینکه یک نیروگاه هسته ای دارای یک پروژه ساختمانی بزرگی است که شامل پوشش یا اتاقک حفاظتی بوده و راکتور هسته ای در آن قرار دارد. در این ساختمان راکتور قرار گرفته است که آن را از دنیای خارج جدا می کند.
ساختمان راکتور نیروگاه هسته ای چرنوبیل در اکراین نتوانست از محیط زیست پیرامون آن به واسطه عملکرد بد ساختمان محافظت کند.
ویژگی بسیار مطلوب نیروگاه فوکوشیما به گونه ای طراحی شده که در برابر زلزله مقاوم است اما این کارخانه را نیز سونامی در آب غوطه ور کرد که متعاقب آن قطعات و تجهیزات آن صدمه دیدند.
طراحی محافظه کارانه ( پیشگیرانه)
پس از حوادث چرنوبیل و فوکوشیما تجارب مهندسی افزایش یافت اما مهندسان نیروگاه های هسته ای در هر نوع طراحی بیشترین احتیاط را از نظر ضخامت بتون دیوارها، مقاومت میلگردی آجدار بتون مسلح در برابر زنگ زدگی، تکنیک های ساختمانی را رعایت کرده که امکان بازرسی و تست در طول عمر نیروگاه را می دهد. شاید برای بعضی از قطعات نیازی به فناوری مواد خاص نباشد اما برای بعضی از کاربردها حتی باید از روش های دقیق، معتبر و موادی که کاملا شناخته شده اند استفاده کرد. مواد باید گواهی و استاندارد کیفیت را داشته باشد تا احتیاط و پیش بینی های لازم به عمل آمده باشد.