Instalacja doświadczalna do badania nadkrytycznych reaktorów wodnych

Testy pozwalające na ewaluację korozji wodnej na materiałach do budowy struktur paliwowych i rdzenia zostaną przeprowadzone w reaktorze badawczym LVR-15 w Řežu w Czechach. Dzięki wsparciu ze środków UE, głównym celem projektu SCWR-FQT (Supercritical water reactor - fuel qualification test) było przetestowanie niewielkiej sekcji paliwowej w temperaturach i ciśnieniach dochodzących do 600°C i 25 MPa.

W ramach projektu SCWR-FQT pracowano nad budową instalacji testowej FQT z funkcją pętli wodnej w stanie nadkrytycznym, a także nad systemami zabezpieczeń przystosowanymi do reaktora doświadczalnego w Czechach. Przeprowadzono testy pozwalające zmierzyć wpływ radiolizy i składu chemicznego wody na korozję materiałów koszulkowych. Obejmowały one typowe stany występujące blisko wylotu rdzenia, gdzie chłodziwo osiąga najwyższą temperaturę.

Prace w ramach projektu skupiały się także na zaprojektowaniu elektrycznie ogrzewanej przestrzeni pomiarowej w wielocelowej nadkrytycznej instalacji wodnej (SWAMUP) w Chinach. Materiałami kandydującymi do koszulkowania struktur paliwowych i rdzenia były komercyjnie dostępne gatunki stali nierdzewnej klasy jądrowej, w tym 347H, 316L, 08Ch18N10T, 316Ti.

Próbki wystawiono na działanie wody w stanie nadkrytycznym o różnej zawartości tlenu. Choć wysoka zawartość tlenu miała ujemny wpływ na korozję materiałów, nie zaobserwowano wyraźnego wpływu poziomów tlenu na właściwości mechaniczne. W oparciu o wyniki testów korozji, jak i testów szybkości odkształcania, wybrano nierdzewną stal gatunku 316L jako najodpowiedniejszy materiał koszulkowy do planowanego badania paliwa na zgodność z normą.

Zdefiniowano zarówno przepływ, jak i rozkład temperatury w całej sekcji paliwowej. Ustalono, że temperatura koszulki utrzymywała się poniżej akceptowalnych wartości granicznych, zapewniając ogólną moc grzewczą na rzędu 64 kW. Dodatkowo testy neutroniczne i termohydrauliczne przeprowadzone w SWAMUP pomogły udoskonalić konstrukcję pełnoskalowego badania FQT.

Wyniki projektu rozpowszechniono przy okazji wielu konferencji, warsztatów i publikacji, które pomogły skonsolidować odkrycia i wytyczyć drogę do ostatecznej budowy instalacji do badania paliwa na zgodność z normą. Po uzyskaniu wszelkich zezwoleń od władz krajowych, to nowoczesne urządzenie powstanie przy reaktorze badawczym LVR-15 w Czechach.