液体金属ポンプ翼の溶融塩による腐食

溶融塩炉内の液体金属ポンプにおける壊滅的な故障により、インペラ羽根に加速された腐食パターンが明らかになりました。高温の塩と周期的な機械的応力が組み合わさることで、材料の早期劣化が引き起こされました。この事例は、化学的攻撃と機械的応力の相乗効果が部品の寿命を加速させる過酷環境下での疲労課題を例示しています。

故障予測のためのCFDシミュレーションと応力解析 🔬

この問題に取り組むため、学際的なワークフローが採用されました。まず、Ansys CFXを用いた数値流体力学（CFD）により、液体金属の流動パターンと羽根表面の温度分布をシミュレーションしました。その結果、塩が集中する高速領域と再循環領域が明らかになりました。その後、熱負荷と圧力負荷をSiemens NXの有限要素モデルにインポートし、相当応力を計算しました。これらの高応力領域と塩の高濃度領域を重ね合わせることで、腐食疲労の発生臨界点が特定されました。

3D可視化と実試験による検証 🛠️

Volume Graphicsを用いた摩耗の三次元再構築により、シミュレーションされた侵食プロファイルと実際の故障羽根との比較が可能となりました。その相関性は85%を超え、予測モデルが検証されました。この方法論は、CFDと応力解析の統合が故障の説明だけでなく、塩の滞留点を低減するための羽根形状の再設計を可能にし、過酷な運転条件下での部品寿命を延ばすことを実証しています。

どのような材料特性を割り当てますか？