기계 공학 부교수 Pradeep Menezes와 화학 및 재료 공학 교수 Mano Misra는 핵 폐기물에 사용되는 저장 용기를 강화하는 프로젝트로 원자력 규제 위원회(NRC)로부터 500,000달러의 보조금을 받았습니다. '고급 하이브리드 레이저-아크 용접 및 고압 저온 스프레이 첨가제 후처리를 사용하여 우수한 응력 부식 균열 저항성을 갖춘 슬롯 사이트 연료 저장 용기 제조' 프로젝트는 2024년 초에 자금을 지원 받았습니다.
이 프로젝트는 슬롯 사이트 핵연료를 저장하는 데 사용되는 스테인레스 스틸 용기의 염화물로 인한 응력 부식 균열(CISCC)을 다루고 있습니다. 교수들은 그들의 연구가 원자력 안전과 공학을 크게 발전시켜 핵 폐기물 관리의 보다 안전한 미래를 보장할 것이라고 말합니다.
"이 프로젝트는 국내 및 전 세계적으로 원자력 과학 및 공학에 대한 대학의 가시성을 높일 것입니다."라고 Menezes는 말했습니다.
이 슬롯 사이트에는 대학원생도 포함되며 소수 집단 기관의 학부생에게 기회를 제공하여 원자력 과학 및 공학 분야의 차세대 인력 개발을 육성합니다.
새로운 개념의 실행
미국은 현재 63개의 독립적인 임시 저장 위치에 걸쳐 약 1,500개의 건식 저장 용기에 80,000톤 이상의 슬롯 사이트 핵연료를 저장하고 있습니다. 저장 기간이 50년을 초과할 것으로 예상되는 이 캐니스터는 특수한 유형의 용접 스테인리스 스틸로 제작되어 심각한 문제에 직면해 있습니다.
역사적으로 GMAW(가스 금속 아크 용접)는 건식 저장 용기의 융합 용접 영역에서 CISCC를 수리하는 데 슬롯 사이트되었습니다. 그러나 GMAW는 높은 열 입력, 용융 및 응고를 수반하므로 현장 캐니스터 제조 및 수리의 안전에 바람직하지 않습니다.
Menezes와 Misra의 연구에서는 고급 하이브리드 레이저 아크 용접(HLAW)과 고압 콜드 스프레이(HPCS) 후처리를 결합한 새로운 개념이 도입되었습니다. 이 HPC 첨가제 증착 방법은 고속 및 압력으로 기판에 충돌하는 분말 입자의 운동 에너지를 슬롯 사이트하여 표면 구조적 무결성을 향상시킵니다.
HLAW 공정은 기존 GMAW 조인트에 비해 공식 및 CISCC에 대한 저항성이 뛰어난 용접 조인트를 생성할 것으로 예상됩니다. 또한 HPCS 코팅은 장벽 역할을 하여 CISCC를 더욱 완화합니다.
DOE와의 관련 업무
Misra와 Menezes는 슬롯 사이트 장기 처리에 대한 연구 개발을 담당하는 미국 에너지부가 자금을 지원하는 유사한 프로젝트에서 지난 3년 동안 협력해 왔습니다.
DOE 자금 799,000달러의 지원을 받는 이 다른 프로젝트는 다양한 피닝 기술을 통해 핵 슬롯 사이트 용기의 응력 부식 균열을 완화하는 데 중점을 두고 있습니다. 이 프로젝트는 기계적 및 열적 피닝 기술을 적용하여 건조 슬롯 사이트통의 용접 영역 수명을 연장하는 대안적인 접근 방식을 제공합니다.
Menezes는 표면 수정 기술, 분해 분석, HPCS 및 유한 요소 모델링 분야에서 20년 이상의 슬롯 사이트 경험을 보유하고 있습니다. 그는 180개 이상의 심사를 받은 저널 간행물과 10권의 책을 집필했으며 1개의 미국 특허를 보유하고 있습니다.
심사 저널에 200개 이상의 논문을 게재하고 14개의 미국 특허를 취득한 Misra는 Menezes의 오랜 협력자입니다. 이들의 파트너십은 이전에 미국 국립과학재단(National Science Foundation), NASA, DOE의 첨단 제조국(Advanced Manufacturing Office) 및 원자력 대학 프로그램(Nuclear Energy University Program)을 포함하여 여러 가지 중요한 보조금을 확보했습니다.
