なぜデュプレックスステンレス鋼が原子力発電所の冷却水システムに使用されているのですか？
クリーンエネルギー源として、原子力発電は世界的な炭素排出削減に大きく貢献しています。冷却水配管システムは原子力発電所の安全運作の鍵となります。このシステムは直径やサイズが異なる数千フィートにも及ぶパイプで構成されています。このシステムはプラント設備を冷却するために信頼性の高い水供給を提供します。非安全な配管システムはプラントの冷却に必要な十分な水供給を確保しなければならず、一方で安全システムは緊急事態が発生した場合に原子炉を制御し安全に停止させるための十分な冷却水供給を確保しなければなりません。
これらのパイプ材料は、機器の耐用期間を通じて冷却水による腐食に対して耐性を持つ必要があります。プラントの設置場所によっては、冷却水の種類は比較的清潔な淡水から汚染された海水までさまざまです。経験からいえるところでは、システムが経年劣化するにつれて、様々な腐食問題が生じ、その程度もさまざまとなり、システムを損傷させ、必要な冷却水を提供できなくなります。
冷却水配管の問題には、材料とその冷却水との相互作用が関係しています。汚染（詰まり）やシステムの腐食による漏れが最も一般的な問題です。これには堆積物の蓄積、海洋生物の付着（バイオフローリング）、腐食物質の蓄積、異物の詰まりなどが含まれます。漏れは通常、微生物による腐食（MIC）によって引き起こされます。これは、水中の特定の微生物によって引き起こされる非常に腐食性の腐食です。このタイプの腐食は、炭素鋼および低合金ステンレス鋼によく見られます。
ステンレス鋼は、新しい給水配管システムの建設や、既存の炭素鋼製システムを修理または交換する際に、長年にわたり実用的な選択肢とされてきました。配管のアップグレードソリューションに使用されるステンレス鋼は、一般的に304L、316L、または6%-Moステンレス鋼です。316Lと6% -Moステンレス鋼の性能と価格には大きな違いがあります。冷却媒体が未処理水である場合（非常に腐食性が高く、微生物による腐食のリスクがある）、304Lおよび316Lは適切な選択肢ではありません。その結果、原子力発電所では6%-Moステンレス鋼へのアップグレードが必要になったり、炭素鋼系システムの高いメンテナンスコストを余儀なくされたりしています。一部の原子力発電所では、初期コストが低いため、炭素鋼製配管をそのまま使用している場合もあります。ASTM A240によると、産業用給水配管システムは通常、以下のステンレス鋼製のものとなっています：
| 成績 | UNS | C | N | Cr | ニ | モ | Cu |
| 304L | S30403 | 0.03 | / | 18.0-20.0 | 8.0-12.0 | / | / |
| 316L | S31603 | 0.03 | / | 16.0-18.0 | 10.0-14.0 | 2.0-3.0 | / |
| 6%Mo | N08367 | 0.03 | 0.18-0.25 | 20.0-22.0 | 23.0-25.0 | 6.0-7.0 | 0.75 |
| 2205 | S32205 | 0.03 | 0.14-0.2 | 22.0-23.0 | 4.5-6.5 | 3.0-3.5 | / |
2205デュプレックスステンレス鋼は優れた選択肢であることが証明されました。サウスカロライナ州のデューク・パワー社のキャタボア原子力発電所は、システム内で2205（UNS S32205）デュアルフェーズステンレス鋼を使用する初の原子力発電所です。このグレードには約3.2% モリブデンが含まれ、304Lおよび316Lステンレス鋼よりも耐食性および微生物による腐食に対する耐性が大幅に向上しています。
主コンデンサーの冷却塔への給水用の地上部分の配管システムにおける炭素鋼管は、2205デュプレックスステンレス鋼管に交換されました。
新しい代替品 2205 デュプレックスステンレス鋼管は2002年に設置されました。管の長さは60メートル、直径は76.2cmと91.4cm、壁厚は0.95cmです。管の仕様はASME B31.1 Power Pipingに従っており、これは発電所配管システムの安全な使用に関する管理規定の一つで、世界中で広く使用されています。500日間の使用を経て、管は徹底的に検査されました。検査中にはスケールや腐食は見られませんでした。2205デュプレックスステンレス鋼は非常に良好な性能を発揮しました。2205ステンレス鋼管は、設置以来10年以上も良好な性能を発揮しています。この経験に基づき、Duke Powerは2205ステンレス鋼管を使用しています。 2205デュプレックスステンレス鋼パイプ そのシステムの他の部分でも同様です。
2205パイプ内部、500日使用後の様子。
原子力発電所の水系設計者は、耐腐食性冷却水用の配管材料を選択する際に、もう一つの選択肢を持つようになりました。2205デュプレックスステンレス鋼の成功した適用により、メンテナンスコストを削減し、ダウンタイムを短縮し、原子力発電所の運転安全性を確保できます。
