Forskare är på god väg att ta fram ett nytt och billigt test som kan leverera information om tillståndet för reaktorkomponenter utan driftsstopp.  Foto: Colourbox

Av Magnus Lilienström den 19 januari 2023 08:16

Ett av de mest effektiva sätten att kontrollera utsläppen av växthusgaser, menar många analytiker, är att förlänga livslängden på befintliga kärnkraftverk. Men att förlänga dessa anläggningar utöver deras ursprungligen tillåtna livslängder krävs övervakning av tillståndet hos många av deras kritiska komponenter för att säkerställa att skador från värme och strålning inte orsakat sprickbildning eller försprödning.

Med en ny metod kan vissa viktiga säkerhetskontroller i kärnkraftsreaktorer nu förändras. Det är forskare vid bland annat MIT som är på god väg att ta fram ett nytt och billigt hands-off-test som kan leverera samma information om tillståndet för reaktorkomponenter med mycket mindre tid än vad som krävs vid en hel avstängning. Metoden bidrar därmed till att spara pengar och öka det totala effektuttaget på kort sikt och på lång sikt öka anläggningarnas säkra driftslivslängder.

Testet går ut på att rikta laserstrålar mot det rostfria stålmaterialet, vilket genererar akustiska ytvågor (SAW) på ytan. En annan uppsättning laserstrålar används sedan för att detektera och mäta frekvenserna för dessa SAW. Tester på material som åldrats identiskt med kärnkraftverk visade att vågorna producerade en distinkt dubbeltoppad spektral signatur när materialet bröts ned.

– Vi letade efter en signal som kunde koppla materialförsprödning med egenskaper vi kan mäta, som kunde användas för att uppskatta livslängden för strukturella material, säger Saleem Al Dajani, doktorand vid King Abdullah University of Science and Technology.

– Det som visades i data var att, medan ett material vanligtvis skulle producera en enda frekvenstopp för materialets SAW, var det i de nedbrutna proverna en uppdelning i två toppar, säger Michael Short, professorn i kärnvetenskap och teknik vid MIT.

Idag kräver testning av en reaktors rostfria stålkomponenter - som utgör mycket av de rörsystem som förhindrar värmeuppbyggnad, liksom många andra delar - att man tar bort provbitar, så kallade kuponger, av samma typ av stål som lämnas intill själva komponenterna så att de upplever samma förhållanden. Eller så kräver det att en liten bit av den faktiska driftskomponenten tas bort. Båda tillvägagångssätten görs under kostsamma avstängningar av reaktorn, vilket förlänger dessa schemalagda avbrott och kostar miljontals dollar per dag.

Varje gång ett kärnkraftverk går ner förlorar man cirka 2 miljoner dollar per dag Saleem Al Dajani

Just nu jobbar forskarna intensivt med att minimera hela systemet till något som kan vara ett lätt bärbart testkit att använda för att kontrollera reaktorkomponenter på.

-Vi gör stora framsteg, men vi har fortfarande en bit kvar, Men när vi når nästa steg kan det göra en betydande skillnad. Varje dag som ett kärnkraftverk går ner, för en typisk gigawatt-reaktor, förlorar man cirka 2 miljoner dollar per dag i förlorad el, så att förkorta avbrott är en stor sak i branschen just nu, menar Saleem Al Dajani.

Fynden rapporteras i tidskriften Acta Materiala