Vi använder cookies för att förbättra din upplevelse. Genom att fortsätta använda webbplatsen godkänner du vår användning av cookies. Ytterligare information.
I en fördemonstrerad studie i Journal of Nuclear Materials undersöktes nytillverkat austenitiskt rostfritt stål med jämnt fördelade nanostorlekar av NbC-utfällningar (ARES-6) och konventionellt rostfritt stål 316 under kraftig jonbestrålning. Eftersvällningsbeteende för att jämföra fördelarna med ARES-6.
Studie: Svällningsbeständighet hos austenitiskt rostfritt stål med jämnt fördelad nanoskalig NbC-utfällning under kraftig jonbestrålning. Bildkälla: Parilov/Shutterstock.com
Austenitiska rostfria stål (SS) används ofta som tillverkade interna komponenter i moderna lättvattenreaktorer där de utsätts för höga strålningsflöden.
Förändringen i morfologin hos austenitiska rostfria stål vid neutroninfångning påverkar negativt sådana fysikaliska parametrar som strålningshärdning och termisk sönderdelning. Deformationscykler, porositet och excitation är exempel på strålningsinducerad mikrostrukturutveckling som vanligtvis förekommer i austenitiska rostfria stål.
Dessutom utsätts austenitiskt rostfritt stål för strålningsinducerad vakuumexpansion, vilket kan leda till potentiellt dödlig förstörelse av reaktorkärnkomponenter. Därför kräver innovationer i moderna kärnreaktorer med längre livslängd och högre produktivitet användning av komplexa enheter som kan motstå mer strålning.
Sedan början av 1970-talet har många metoder föreslagits för utveckling av radioaktiva material. Som en del av ansträngningarna att förbättra strålningseffektiviteten har rollen av de viktigaste aspekterna av vakuumexpansionselasticitet studerats. Men trots detta, eftersom austenitiska rostfria stål med hög nickelhalt är mycket känsliga för strålningsförsprödning på grund av deformation av heliumdroppar, kan rostfria stål med låg austenithalt inte garantera tillräckligt korrosionsskydd under korrosiva förhållanden. Det finns också vissa begränsningar för att förbättra strålningseffektiviteten genom att finjustera legeringskonfigurationen.
Ett annat tillvägagångssätt är att inkludera olika mikrostrukturella egenskaper som kan fungera som dräneringspunkter för punktfel. Sänkor kan bidra till absorptionen av strålningsinducerade inneboende defekter, vilket fördröjer bildandet av hål och förskjutningscirklar som skapas av grupperingen av hålrum och mellanrum.
Många dislokationer, små utfällningar och granulära strukturer har föreslagits som absorbenter som skulle kunna förbättra strålningseffektiviteten. Den konceptuella designen med dynamisk hastighet och flera observationsstudier har visat fördelarna med dessa mikrostrukturella egenskaper för att undertrycka porutvidgning och minska strålningsinducerad komponentseparation. Gapet läker dock gradvis under påverkan av strålning och fungerar inte fullt ut som dräneringspunkt.
Forskarna producerade nyligen austenitiskt rostfritt stål med en jämförbar andel nano-niobkarbidutfällningar jämnt dispergerade i matrisen med hjälp av en industriell ståltillverkningsprocess som senare fick namnet ARES-6.
De flesta utfällningar förväntas ge tillräckliga sänkplatser för strålningsinneboende defekter, vilket ökar strålningseffektiviteten hos ARES-6-legeringar. Emellertid ger närvaron av mikroskopiska utfällningar av niobkarbid inte de förväntade egenskaperna för strålningsbeständighet baserat på ramverket.
Syftet med denna studie var därför att testa den positiva effekten av små niobkarbider på expansionsmotstånd. Doseffekter relaterade till nanoskaliga patogeners livslängd under kraftig jonbombardemang har också undersökts.
För att undersöka ökningen av gapet exciterade en nyproducerad ARES-6-legering med jämnt dispergerade niob-nanokarbider industristål och bombarderade det med 5 MeV nickeljoner. Följande slutsatser baseras på svällningsmätningar, nanometerelektronmikroskopistudier av mikrostrukturen och beräkningar av fallhållfasthet.
Bland de mikrostrukturella egenskaperna hos ARES-6P är den höga koncentrationen av nanoniobkarbidutfällningar den viktigaste orsaken till den ökade elasticiteten under svullnad, även om den höga koncentrationen av nickel också spelar en roll. Med tanke på den höga frekvensen av förskjutningar uppvisade ARES-6HR en expansion jämförbar med ARES-6SA, vilket tyder på att, trots den ökade styrkan hos tankstrukturen, kan förskjutningen i ARES-6HR ensamt inte ge en effektiv dräneringsplats.
Efter bombardemang med tunga joner förstörs den nanoskaliga kvasikristallina naturen hos utfällningarna av niobkarbid. Som ett resultat, när den tungjonbombardemangsanläggning som används i detta arbete användes, försvann de flesta av de redan existerande patogenerna i obestrålade prover gradvis i matrisen.
Även om dräneringskapaciteten för ARES-6P förväntas vara tre gånger så stor som för 316-plåt av rostfritt stål, är den uppmätta ökningen i expansion ungefär sju gånger.
Upplösningen av utfällningar av niob-nanokarbid vid exponering för ljus förklarar den stora skillnaden mellan den förväntade och faktiska svällningsbeständigheten hos ARES-6P. Nanoniob-karbidkristalliter förväntas dock vara mer hållbara vid lägre doser, och expansionselasticiteten hos ARES-6P kommer att förbättras avsevärt i framtiden under normala kärnkraftverksförhållanden.
Shin, JH, Kong, BS, Jeong, C., Eom, HJ, Jang, C., & AlMousa, N. (2022). Shin, JH, Kong, BS, Jeong, C., Eom, HJ, Jang, C., & AlMousa, N. (2022). Shin, JH, Kong, BS, Chon, K., Eom, HJ, Jang, K., & Al-Musa, N. (2022). Shin, JH, Kong, BS, Jeong, C., Eom, HJ, Jang, C., & AlMousa, N. (2022). Shin, JH, Kong, BS, Jeong, C., Eom, HJ, Jang, C., & AlMousa, N. (2022). Shin, JH, Kong, BS, Chon, K., Eom, HJ, Jang, K., & Al-Musa, N. (2022).Svällningsbeständighet hos austenitiskt rostfritt stål med jämnt fördelad nanostorlek av NbC som utfälls under bestrålning med tunga joner. Journal of Nuclear Materials. Tillgänglig på: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022311522001714?via%3Dihub.
Friskrivning: De åsikter som uttrycks här är författarens egna och återspeglar inte nödvändigtvis åsikterna hos AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, ägaren och operatören av denna webbplats. Denna friskrivning är en del av användarvillkoren för denna webbplats.
Shahir tog examen från fakulteten för flyg- och rymdteknik vid Islamabad Institute of Space Technology. Han har gjort omfattande forskning inom flyg- och rymdinstrument och sensorer, beräkningsdynamik, rymdstrukturer och material, optimeringstekniker, robotik och ren energi. Förra året arbetade han som frilanskonsult inom flyg- och rymdteknik. Tekniskt skrivande har alltid varit Shahirs starka sida. Oavsett om han vinner priser i internationella tävlingar eller lokala skrivtävlingar, utmärker han sig. Shahir älskar bilar. Från Formel 1-racing och att läsa bilnyheter till karting, kretsar hans liv kring bilar. Han brinner för sin sport och försöker alltid hitta tid för den. Squash, fotboll, cricket, tennis och racing är hans hobbyer som han tycker om att spendera tid med.
Het svett, Shahr. (22 mars 2022). Svällningsbeständigheten hos en ny nanomodifierad reaktorlegering har analyserats. AZonano. Hämtad 11 september 2022 från https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=38861.
Het svett, Shahr. ”Svällningsbeständighetsanalys av nya nanomodifierade reaktorlegeringar”. AZonano.11 september 2022.11 september 2022.
Het svett, Shahr. ”Svällningsbeständighetsanalys av nya nanomodifierade reaktorlegeringar”. AZonano. https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=38861. (Från och med 11 september 2022).
Het svett, Shahr. 2022. Analys av svällningsbeständighet hos nya reaktor-nanomodifierade legeringar. AZoNano, hämtad 11 september 2022, https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=38861.
I den här intervjun diskuterar AZoNano utvecklingen av en ny ljusdriven optisk nanodrivenhet i fast tillstånd.
I den här intervjun diskuterar vi nanopartikelbläck för produktion av billiga, utskrivbara perovskitsolceller som kan underlätta den tekniska övergången till kommersiellt gångbara perovskitenheter.
Vi pratar med forskarna bakom de senaste framstegen inom hBN-grafenforskning som kan leda till utvecklingen av nästa generations elektroniska och kvantmekaniska komponenter.
Filmetrics R54 Avancerat verktyg för kartläggning av arkresistans för halvledar- och kompositskivor.
Filmetrics F40 förvandlar ditt skrivbordsmikroskop till ett verktyg för mätning av tjocklek och brytningsindex.
NL-UHV från Nikalyte är ett toppmodernt verktyg för att skapa nanopartiklar i ultrahögt vakuum och deponera dem på prover för att bilda funktionaliserade ytor.