Abstrakti
Ydinreaktorin rakennemateriaaleihin seosaineiden ja nopeiden sekä termisten neutronien vuorovaikutuksessa muodostuu huomattavia määriä vetyä ja heliumia. Vety voi absorboitua tehokkaasti materiaaleihin myös muissa ympäristövaikutteisissa prosesseissa. Helium ja vety stabiloivat pieniä vakanssiryhmiä ja helpottavat tyhjän tilan muodostumista, joka aikaansaa teräksen turpoamista. Teräkseen absorboitunut vety johtaa mekaanisten ominaisuuksien heikkenemiseen vetyhaurauden seurauksena. Väitöskirjassa on tutkittu vedyn ja heliumin haitallisia vaikutuksia matala-aktiivisissa Fe-Cr ferriittis-martensiittisissa (RAFM) ja ODS RAFM teräksissä, jotka ovat lupaavia materiaaleja Gen IV ydinreaktorin rakennemateriaaleiksi.
Vedyn ja heliumin loukkuuntumista RAFM ja ODS-RAFM teräksissä tutkittiin termisen desorptio spektroskopian (TDS) avulla. ODS-RAFM terästen vety- ja helium pitoisuudet vedyn sähkökemiallisen latauksen ja helium säteilytyksen jälkeen ovat korkeammat RAFM teräksiin verrattuna. Vedyn ja heliumin desorption aktivaatioanalyysi on tehty mitatuille TDS käyrille. Yttriumoksidi nanopartikkelien dispersion vaikutusta vedyn ja heliumin loukkuuntumiseen arvioidaan tulosten perusteella.
Vetyhaurauden vaikutus RAFM ja ODS-RAFM terästen mekaanisiin ominaisuuksiin määritettiin sähkökemiallisen vetylatauksen jälkeen huoneenlämpötilassa. Tulokset osoittavat, että on olemassa kriittinen vetypitoisuus, jonka ylittäminen johtaa vedyn aiheuttamaan raerajamurtumaan.
Tutkimuksessa suunniteltiin ja rakennettiin vedyn lataukseen plasmasta soveltuva erikoislaitteisto, jonka avulla voidaan aikaansaada kontrolloitu vedyn absorptio teräksiin myös korkeissa lämpötiloissa. Sopivat vetylatauksen parametrit määritettiin kokeellisesti. RAFM ja ODS-RAFM terästen mekaaniset ominaisuudet testattiin vetylatauksen aikana huoneenlämpötilassa ja korotetuissa lämpötiloissa in-situ kokeissa tällä laitteistolla. ODS teräkset ovat alttiimpia vedyn vaikutukselle huoneenlämpötilassa, mutta perusmateriaalin alttius vedyn vaikutukseen pysyy samana kaikissa tutkituissa lämpötiloissa.
Vedyn aiheuttama murtuma ydintyy yleensä epämetallisista kromi- ja volframikarbidi partikkeleista. Tutkimuksessa arvioidaan vedyn ja epämetallisten partikkelien vuorovaikutusmekanismeja.
Julkaisun otsikon käännös | Vedyn ja heliumin vaikutus matala-aktiivisiin Fe-Cr ferriittis-martensiittisiin ja ODS teräksiin |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-60-6539-7 |
Sähköinen ISBN | 978-952-60-6540-3 |
Tila | Julkaistu - 2015 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |
Tutkimusalat
- vetyhauraus
- matala-aktiiviset ferriittis-martensiittiset teräkset
- ODS teräkset
- terminen desorptio spektroskopia
- murtuminen
- epämetalliset partikkelit