Materiały Reaktorowe

Podobne dokumenty
Materiały Reaktorowe. Efekty fizyczne uszkodzeń radiacyjnych c.d.

Materiały Reaktorowe. Fizyczne podstawy uszkodzeń radiacyjnych cz. 1.

Materiały Reaktorowe. Efekty fizyczne uszkodzeń radiacyjnych

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA w elektronice

Logistyka I stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Materiały Reaktorowe. Właściwości mechaniczne

Nauka o Materiałach Wykład II Monokryształy Jerzy Lis

MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, sem. I. dr inż. Hanna Smoleńska

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE PLASTYCZNOŚĆ. Zmiany makroskopowe. Zmiany makroskopowe

Wykład IX: Odkształcenie materiałów - właściwości plastyczne

MATERIAŁOZNAWSTWO. Prof. dr hab. inż. Andrzej Zieliński Katedra Inżynierii Materiałowej Pok. 204

Struktura materiałów. Zakres tematyczny. Politechnika Rzeszowska - Materiały lotnicze - I LD / dr inż. Maciej Motyka.

Kierunek i poziom studiów: Chemia budowlana, II stopień Sylabus modułu: Chemia ciała stałego 0310-CH-S2-B-065

INŻYNIERIA NOWYCH MATERIAŁÓW

Sylabus przedmiotu: Data wydruku: Dla rocznika: 2015/2016. Kierunek: Opis przedmiotu. Dane podstawowe. Efekty i cele. Opis.

Metaloznawstwo I Metal Science I

Zadania badawcze realizowane na Wydziale Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej

Laboratorium inżynierii materiałowej LIM

STRUKTURA IDEALNYCH KRYSZTAŁÓW

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY

Z-LOGN1-021 Materials Science Materiałoznastwo

Opis przedmiotu: Materiałoznawstwo

Transportu Politechniki Warszawskiej, Zakład Podstaw Budowy Urządzeń Transportowych B. Ogólna charakterystyka przedmiotu

Nauka o Materiałach. Wykład IX. Odkształcenie materiałów właściwości plastyczne. Jerzy Lis

Nauka o Materiałach. Wykład XI. Właściwości cieplne. Jerzy Lis

Mechanika i Budowa Maszyn II stopień (I stopień / II stopień) Ogólno akademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

w tym Razem wykłady konwer. labolat. ćwicz. w tym labolat. Razem wykłady konwer.

Kierunek: Inżynieria Materiałowa Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne. Wykład Ćwiczenia

Wykład X: Dekohezja. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

Nauka o Materiałach. Wykład VI. Odkształcenie materiałów właściwości sprężyste i plastyczne. Jerzy Lis

Wykład IV: Polikryształy I. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

Nauka o Materiałach Wykład I Nauka o materiałach wprowadzenie Jerzy Lis

Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki. Karta przedmiotu. obowiązuje studentów rozpoczynających studia w roku akademickim 2015/2016

30/01/2018. Wykład IX: Dekohezja. Treść wykładu: Dekohezja - wprowadzenie. 1. Dekohezja materiałów - wprowadzenie.

Wprowadzenie do WK1 Stan naprężenia

CHARAKTERYSTYKA ZMIAN STRUKTURALNYCH W WARSTWIE POŁĄCZENIA SPAJANYCH WYBUCHOWO BIMETALI

Mechanika i Budowa Maszyn II stopień (I stopień / II stopień) Ogólno akademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Integralność konstrukcji

I. KARTA PRZEDMIOTU CEL PRZEDMIOTU

Wykład XIV: Właściwości optyczne. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Technologii Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

Rok akademicki: 2016/2017 Kod: RBM ET-s Punkty ECTS: 3. Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

Logistyka I stopień Ogólnoakademicki Stacjonarne Wszystkie Katedra Matematyki i Fizyki dr Medard Makrenek

Charakterystyka składników - ŻELAZO Duże rozpowszechnienie w przyrodzie ok. 5% w skorupie ziemskiej. Rudy żelaza:

Inżynieria materiałowa: wykorzystywanie praw termodynamiki a czasem... walka z termodynamiką

AKTUALNE OPŁATY ZA WARUNKI Tylko dla studentów I roku 2018/2019 OPŁATY ZA WARUNKI Z POSZCZEGÓLNYCH PRZEDMIOTÓW

WPŁYW RÓŻNOWARTOŚCIOWYCH DOMIESZEK NA SZYBKOŚĆ WZROSTU ZGORZELIN NA METALACH (TEORIA HAUFFEGO-WAGNERA)

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Inżynieria Materiałowa Studia I stopnia

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE SPRĘŻYSTOŚĆ MATERIAŁ. Właściwości materiałów. Właściwości materiałów

DEFEKTY STRUKTURY KRYSTALICZNEJ. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 11

BUDOWA STOPÓW METALI

Kierunek: Inżynieria Materiałowa Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne. audytoryjne. Wykład Ćwiczenia

Transport jonów: kryształy jonowe

CIEPLNE I MECHANICZNE WŁASNOŚCI CIAŁ

Nauka o Materiałach. Wykład VIII. Odkształcenie materiałów właściwości sprężyste. Jerzy Lis

Dekohezja materiałów. Przedmiot: Degradacja i metody badań materiałów Wykład na podstawie materiałów prof. dr hab. inż. Jerzego Lisa, prof. zw.

Kierunek: Inżynieria Materiałowa Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne. Wykład Ćwiczenia

7. Defekty samoistne Typy defektów Zdefektowanie samoistne w związkach stechiometrycznych

Nauka o Materiałach dr hab. inż. Mirosław Bućko, prof. AGH B-8, p. 1.13, tel

Nauka o Materiałach. Wykład I. Zniszczenie materiałów w warunkach dynamicznych. Jerzy Lis

Nauka o Materiałach. Wykład IV. Polikryształy I. Jerzy Lis

MATERIAŁOZNAWSTWO. dr hab. inż. Joanna Hucińska Katedra Inżynierii Materiałowej Pok. 128 (budynek Żelbetu )

Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 9

Zaburzenia periodyczności sieci krystalicznej

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Skonstruowanie litowo-deuterowego konwertera neutronów termicznych na neutrony prędkie o energii 14 MeV w reaktorze MARIA (Etap 14, 5.1.

STRUKTURA STOPÓW CHARAKTERYSTYKA FAZ. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Inżynieria Materiałowa Studia I stopnia

DEGRADACJA MATERIAŁÓW

Przewodnictwo jonowe w kryształach

Stany skupienia materii

nr projektu w Politechnice Śląskiej 11/030/FSD18/0222 KARTA PRZEDMIOTU

Kierunek: Chemia Budowlana Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

Elektrolity wykazują przewodnictwo jonowe Elektrolity ciekłe substancje rozpadające się w roztworze na jony

Kierunek: Chemia Budowlana Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne. Wykład Ćwiczenia

Termodynamika i właściwości fizyczne stopów - zastosowanie w przemyśle

Technika sensorowa. Czujniki piezorezystancyjne. dr inż. Wojciech Maziarz Katedra Elektroniki C-1, p.301, tel

MIKROSKOPIA METALOGRAFICZNA

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 7

Podstawy Fizyki Jądrowej

PEŁZANIE WYBRANYCH ELEMENTÓW KONSTRUKCYJNYCH

AKADEMIA MORSKA w GDYNI

S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Gaz Fermiego elektronów swobodnych. Gaz Fermiego elektronów swobodnych

Wykład V: Polikryształy II. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

Absorpcja związana z defektami kryształu

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 10

Materiałoznawstwo Materials science. Transport I stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Odnawialne źródła energii I stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny) Prof. dr hab. Elżbieta Bezak-Mazur

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 2

Pytania do egzaminu inżynierskiego, PWSZ Głogów, Przeróbka Plastyczna

Materiałoznawstwo Materials science. Automaryka i Robotyka I stopień (I stopień / II stopień) Ogólno akademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Sylabus modułu kształcenia/przedmiotu

Akademia Morska w Szczecinie Instytut InŜynierii Transportu Zakład Techniki Transportu. Materiałoznawstwo i Nauka o materiałach

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

Field of study: Chemistry of Building Materials Study level: First-cycle studies Form and type of study: Full-time studies. Auditorium classes

Transkrypt:

Materiały Reaktorowe

Dr inż. Paweł Stoch Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych kcimo.pl B6 p.205 12-617-25-04 pstoch@agh.edu.pl Wykład 30 h + laboratorium 15 h

Literatura G.S. Was, Fundamentals of Radiation Materials Science. Metals and Alloys, Springer-Verlag, Berlin, 2007. L.I. Ivanov, Yu.M. Patov, Radiation physics of metals and its application, Cambridge International Science Publishing, Cambridge, 2004. M. Ashby, Materiały Inżynierskie, vol. 1,2, Wydawnictwa Naukowo Techniczne, Warszawa, 2006. Ch. Kittel, Wstęp do fizyki ciała stałego, PWN, Warszawa. M.I. Ojovan, W.E. Lee, An Introduction to Nuclear Waste Immobilisation, Elsevier Ltd., Oxford, 2005. I.W. Donald, Waste Immobilization in Glass and Ceramic Based Hosts. Radioactive, Toxic and Hazardous Waste, John Wiley & Sons Ltd., Chichester, 2010.

Radiation material science opisuje oddziaływanie promieniowania z materią. Największe efekty obserwuje się w przypadku materiałów pracujących w rdzeniu reaktorów energetycznych Atomy budujące strukturę elementów konstrukcyjnych są wielokrotnie wybijane ze swych położeń równowagi w trakcie cyklu pracy.

W konsekwencji obserwuje się: Zmiany kształtu i objętości kilkadziesiąt procent. Wzrost twardości pięć lub więcej razy Znaczny spadek plastyczności przy jednoczesnym wzroście kruchości. Wzrost podatności na środowiskowo uwarunkowane uszkodzenie materiału. Czynniki te są niekorzystne z punktu widzenia długości czasu pracy materiału a tym samym żywotności urządzenia.

W celu przeciwdziałania tym czynnikom: Jak najlepsze poznanie wpływu promieniowania na materię. Oddziaływania promieniowania z ciałem stałym. Zmiana warunków pracy ( temperatury, położenia, środowiska pracy ). Projektowanie nowych materiałów ( stopy odporne na działanie promieniowania ) lepiej sprawdzających się w danym środowisku pracy.

1. Wprowadzenie struktura krystaliczna, rzeczywista struktura materiałów, mikrostruktura, defekty wiązanie chemiczne, struktura pasmowa, właściwości mechaniczne, stałe siłowe

2. Uszkodzenia radiacyjne rozpraszanie elastyczne, nieelastyczne, zderzenia, oddziaływania pomiędzy jonami, przekroje czynne, straty energii, kanałowanie, kaskada, przekaz energii, straty energii defekty punktowe i ich dyfuzja, dyslokacje, granice międzyziarnowe przejście porządek nieporządek, amorfizacja struktury krystalicznej, stabilność fazowa implantacja jonowa, modyfikacja powierzchni

3. Wpływ uszkodzeń radiacyjnych na właściwości fizyczne materiałów odkształcenia plastyczne i elastyczne puchnięcie, kruszenie, pełzanie, pękanie

4. Symulacje uszkodzeń radiacyjnych w materiałach metodą dynamiki molekularnej podstawy fizyczne symulacji dynamiki molekularnej konstrukcja potencjału oddziaływań jon jon algorytmy: npt, nvt, nve przewidywanie właściwości fizycznych materiałów

5. Utlenianie i korozja utlenianie metali korozja mokra i sucha wpływ wysokich ciśnień wpływ naprężeń warstwy ochronne

6. Immobilizacja odpadów radioaktywnych cementowanie witryfikacja zamykanie w materiałach szkło krystalicznych i mineralnych

1. Budowa ciał stałych ( 3 h ) - wiązanie chemiczne, struktura krystaliczna, szkła - defekty struktury krystalicznej, teoria pasmowa 2. Właściwości mechaniczne ciał stałych ( 1,5 h ) - stałe elastyczne, naprężenia, płynięcie lepkościowe, pękanie, zniszczenie materiału. 3. Podstawy uszkodzeń radiacyjnych ( 3 h ) - oddziaływanie neutron jon, jon atom, przemieszczenie atomów w ciele stałym, kaskada - powstawanie i dyfuzja defektów punktowych, oddziaływania pomiędzy defektami

4. Symulacje uszkodzeń radiacyjnych w materiałach (1,5h) - technika dynamiki molekularnej, konstrukcja potencjału oddziaływań, podstawowe algorytmy 5. Fizyczne efekty uszkodzeń radiacyjnych ( 3 h ) - segregacja fazowa w stopach, mikrostruktura dyslokacji - formowanie luk i pęcherzy, stabilność fazowa, modyfikacja jonowa 6. Wpływ uszkodzeń radiacyjnych na właściwości mechaniczne ( 3 h ) - radiacyjne umacnianie, deformacja, pękanie, kruchość, pełzanie, wzrost

7. Wpływ warunków środowiska pracy na pękanie napromieniowanych metali i stopów ( 1,5 h ) - wpływ ciśnienia, temperatury, medium chłodzącego 8. Materiały dla immobilizacji odpadów radioaktywnych (3h) - cementowanie, asfaltowanie, witryfikacja - zamykanie odpadów w kompozytach szkło ceramicznych oraz fazach krystalicznych

Uszkodzenie radiacyjne ( radiation event) Neutrony, jony, elektrony, promieniowanie γ posiadają zdolność do wybijania atomów z ich położeń sieciowych. Promieniowanie wybija atom z jego położenia sieciowego, generując w tym miejscu lukę, a wybity atom trafia w położenie międzywęzłowe. Para luka i atom międzywęzłowy nazywana jest parą Frenkla. Proces uszkodzenia radiacyjnego kończy się w momencie gdy pierwszy wybity atom ( PKA primary knock-on atom ) zostanie zatrzymany, przejdzie w stan spoczynku. Proces ten trwa ok. 10-11 s. Wszystkie późniejsze procesy np. segregacja fazowa, puchnięcie, przejścia fazowe są tzw. efektami fizycznymi promieniowania.

Kaskada

Kaskada Symulacje uszkodzeń radiacyjnych w UO 2

Kaskada

Segregacja fazowa Stop Ni-1%at.Si Ni + w 525 0 C 20 60 % większa koncentracja Si na powierzchni oraz na granicach międzyziarnowych niż w litym materiale

Segregacja Atomic maps of various solute atoms in neutron-irradiated 304 stainless steel.

Przemiany fazowe Roztwór stały Ni 12.8% at.al 5 MeV Ni + Tworzy się faza: Ni 3 Al

Puchnięcie Ni a = 1 cm 10 22 n/cm 2 DV = 20% a = 1.06 cm -przyrost izotropowy - tworzenie luk d= 1cm 10 20 n/cm 2 U h=10 cm V = 7.85 cm 3 d = 0.58 cm h = 30 cm V = 7.85 cm 3

Puchnięcie

Puchnięcie

Puchnięcie

Zmiany w mikrostrukturze a. b. Obraz SEM pastylki UO 2 : a. przed wypaleniem b. po wypaleniu

Pęcherze

Pęcherze Pęcherzyki helu w metalicznym molibdenie

Zmiany własności mechanicznych Przykład korozji pod wpływem środowiska wodnego i promieniowania w reaktorze LWR.

Zmiany własności mechanicznych

Zmiany własności mechanicznych

Granica plastyczności

Uszkodzenie radiacyjne w ZrSiO 4 Amorfizacja struktury