Till innehåll på sidan

Radiation-Induced Damage Processes in Nuclear Reactor Environments

Tid: Fr 2021-03-26 kl 16.00

Plats: Via Zoom https://kth-se.zoom.us/j/67510737569, (English)

Ämnesområde: Fysik

Respondent: Elin Toijer , Fysik

Opponent: Associate Professor Julie Tucker, Oregon State University, Oregon, USA

Handledare: Professor Pär Olsson, Kärnkraftssäkerhet

Abstract

En stor del av de inre komponenterna i dagens kärnreaktorer tillverkas av olika typer av stål och nickellegeringar. Valet av dessa material utgår från deras starka motståndskraft mot den aggressiva miljön i reaktorn. Dock kan inga material gå opåverkade av den högintensiva strålningen, som dels skapar defekter i materialets atomstruktur, och dels växelverkar med vattnet som omger materialet och på såvis skapar en oxiderande miljö som i sin tur kan leda till korrosion. Målet meddenna avhandling har varit att undersöka båda dessa effekter, för att på så vis utökakunskapen om hur materialens livslängd påverkas av den aggressiva miljön i reaktorn. Strålningsinducerade ytprocesser har här undersökts med hjälp av experiment, och processer inuti materialet har undersökts ur ett teoretiskt perspektiv. På så vis förmedlas en bred bild av de olika fenomen som kan leda till försprödning och förtidigt åldrande av de material som används i dagens kärnkraftverk.

I avhandlingens första del undersöks hur växelverkan mellan joniserande strålningoch vatten (så kallad radiolys) kan påverka materialets yta. I denna växelverkanskapas bland mycket annat H2O2, och här undersöks hur denna molekyl interagerarmed det oxidlager som finns på metallernas ytor. Fokus är på att utvärdera reaktionsmekanismer och bestämma hastighetskonstanter i reaktionen mellan de två, samt att bestämma hur dessa mekanismer påverkas av de olika komponenterna i lösningen.

I avhandlingens andra del behandlas strålningseffekter inuti materialet. De defektersom genereras i materialet under bestrålning kommer att diffundera, tillsammans med de kemiska komponenterna, vilket leder till segregation i materialet. Segregationstrender har här kvantifierats i nickel, och påverkan på materialets spänningstålighet undersökts. Fokus ligger även på att utvärdera hur olika modeller och begynnelsevillkor kan påverka resultaten. De metoder som använts här har visat att bor stärker korngränser, påverkan från kisel beror på dess koncentration, fosfor försvagar något, krom har ett speciellt beteende och svavel försvagar korngränsen betydligt.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-291354