Używamy plików cookie, aby ulepszyć Twoje wrażenia. Kontynuując przeglądanie tej witryny, wyrażasz zgodę na używanie przez nas plików cookie. Dodatkowe informacje.
W badaniu opublikowanym w czasopiśmie „Journal of Nuclear Materials” świeżo wyprodukowana austenityczna stal nierdzewna z równomiernie rozłożonymi nanocząsteczkowymi osadami NbC (ARES-6) oraz konwencjonalna stal nierdzewna 316 zostały zbadane pod wpływem silnego napromieniowania jonowego. Zachowanie po pęcznieniu w celu porównania korzyści wynikających ze stosowania ARES-6.
Badanie: Odporność na pęcznienie austenitycznej stali nierdzewnej z równomiernie rozłożonymi nanocząsteczkami NbC wytrącającymi się pod wpływem silnego napromieniowania jonami. Źródło zdjęcia: Parilov/Shutterstock.com
Stale nierdzewne austenityczne (SS) są powszechnie stosowane do produkcji wewnętrznych elementów nowoczesnych reaktorów lekkowodnych, w których są narażone na działanie dużych strumieni promieniowania.
Zmiana morfologii austenitycznych stali nierdzewnych pod wpływem wychwytu neutronów niekorzystnie wpływa na takie parametry fizyczne, jak hartowanie radiacyjne i rozkład termiczny. Cykle odkształceń, porowatość i wzbudzenia to przykłady ewolucji mikrostruktury indukowanej promieniowaniem, powszechnie występującej w austenitycznych stalach nierdzewnych.
Ponadto austenityczna stal nierdzewna jest podatna na rozszerzanie się próżni pod wpływem promieniowania, co może prowadzić do potencjalnie śmiertelnego zniszczenia elementów rdzenia reaktora. Dlatego innowacje w nowoczesnych reaktorach jądrowych o dłuższej żywotności i wyższej wydajności wymagają stosowania złożonych podzespołów, które są w stanie wytrzymać większe promieniowanie.
Od początku lat 70. XX wieku zaproponowano wiele metod rozwoju materiałów radioaktywnych. W ramach wysiłków zmierzających do poprawy wydajności radiacyjnej, zbadano rolę głównych aspektów sprężystości rozszerzalności próżni. Mimo to, ponieważ austenityczne stale nierdzewne o wysokiej zawartości niklu są bardzo podatne na kruchość radiacyjną spowodowaną odkształceniem kropli helu, stale nierdzewne o niskiej zawartości austenitu nie mogą zagwarantować odpowiedniej ochrony przed korozją w warunkach korozyjnych. Istnieją również pewne ograniczenia w zakresie poprawy wydajności radiacyjnej poprzez dobranie odpowiedniej konfiguracji stopu.
Innym podejściem jest uwzględnienie różnych cech mikrostrukturalnych, które mogą pełnić rolę punktów drenażowych w przypadku awarii punktowych. Ujście może przyczynić się do absorpcji wewnętrznych defektów wywołanych promieniowaniem, opóźniając powstawanie dziur i okręgów przemieszczeń tworzonych przez grupowanie się wakatów i szczelin.
Liczne dyslokacje, drobne osady i struktury ziarniste zostały zaproponowane jako absorbery, które mogłyby poprawić wydajność radiacyjną. Koncepcja prędkości dynamicznej i liczne badania obserwacyjne ujawniły korzyści płynące z tych cech mikrostrukturalnych w tłumieniu ekspansji pustych przestrzeni i redukcji separacji komponentów wywołanej promieniowaniem. Jednakże szczelina stopniowo zasklepia się pod wpływem promieniowania i nie pełni już w pełni funkcji punktu drenażowego.
Naukowcy niedawno wyprodukowali austenityczną stal nierdzewną o porównywalnej proporcji wydzieleń nano-węglika niobu równomiernie rozproszonych w matrycy, wykorzystując przemysłowy proces produkcji stali, później nazwany ARES-6.
Oczekuje się, że większość wydzieleń zapewni wystarczającą ilość miejsc pochłaniania defektów radiacyjnych, zwiększając tym samym wydajność radiacyjną stopów ARES-6. Jednak obecność mikroskopijnych wydzieleń węglika niobu nie zapewnia oczekiwanych właściwości odporności na promieniowanie, opartych na konstrukcji.
Celem niniejszego badania było zatem sprawdzenie pozytywnego wpływu małych węglików niobu na odporność na rozszerzanie. Zbadano również wpływ mocy dawki na żywotność patogenów w skali nano podczas bombardowania ciężkimi jonami.
Aby zbadać wzrost szczeliny, nowo wyprodukowany stop ARES-6 z równomiernie rozproszonymi nanowęglikami niobu wzbudził stal przemysłową i zbombardował ją jonami niklu o energii 5 MeV. Poniższe wnioski opierają się na pomiarach pęcznienia, badaniach mikrostruktury metodą mikroskopii elektronowej nanometrowej oraz obliczeniach wytrzymałości na upuszczanie.
Spośród właściwości mikrostrukturalnych zbiornika ARES-6P, wysokie stężenie wydzieleń węglika nanoniobu jest najważniejszą przyczyną zwiększonej elastyczności podczas pęcznienia, choć wysokie stężenie niklu również odgrywa pewną rolę. Biorąc pod uwagę wysoką częstotliwość przemieszczeń, zbiornik ARES-6HR wykazywał ekspansję porównywalną z zbiornikiem ARES-6SA, co sugeruje, że pomimo zwiększonej wytrzymałości konstrukcji zbiornika, samo przemieszczenie w zbiorniku ARES-6HR nie może zapewnić skutecznego drenażu.
Po bombardowaniu ciężkimi jonami, nanokrystaliczna, quasi-krystaliczna natura osadów węglika niobu ulega zniszczeniu. W rezultacie, po zastosowaniu urządzenia do bombardowania ciężkimi jonami, zastosowanego w tej pracy, większość patogenów obecnych wcześniej w nienapromieniowanych próbkach stopniowo rozproszyła się w matrycy.
Chociaż oczekuje się, że pojemność drenażowa ARES-6P będzie trzykrotnie większa od pojemności płyty ze stali nierdzewnej 316, zmierzony wzrost rozszerzalności jest w przybliżeniu siedmiokrotny.
Rozpuszczanie się osadów nanokarbidu niobu pod wpływem światła wyjaśnia dużą rozbieżność między oczekiwaną a rzeczywistą odpornością na pęcznienie ARES-6P. Oczekuje się jednak, że kryształy nanokarbidu będą trwalsze przy niższych mocach dawkowania, a elastyczność ekspansji ARES-6P ulegnie znacznej poprawie w przyszłości, w normalnych warunkach elektrowni jądrowych.
Shin, JH, Kong, BS, Jeong, C., Eom, HJ, Jang, C. i AlMousa, N. (2022). Shin, JH, Kong, BS, Jeong, C., Eom, HJ, Jang, C. i AlMousa, N. (2022). Shin, JH, Kong, BS, Chon, K., Eom, HJ, Jang, K. i Al-Musa, N. (2022). Shin, JH, Kong, BS, Jeong, C., Eom, HJ, Jang, C. i AlMousa, N. (2022). Shin, JH, Kong, BS, Jeong, C., Eom, HJ, Jang, C. i AlMousa, N. (2022). Shin, JH, Kong, BS, Chon, K., Eom, HJ, Jang, K. i Al-Musa, N. (2022).Odporność na pęcznienie austenitycznej stali nierdzewnej z równomiernie rozłożonymi nanocząsteczkami NbC wytrącającymi się pod wpływem napromieniowania ciężkimi jonami. Journal of Nuclear Materials. Dostępne na stronie: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022311522001714?via%3Dihub.
Zastrzeżenie: Poglądy wyrażone w niniejszym dokumencie są poglądami autora w jego imieniu i niekoniecznie odzwierciedlają poglądy firmy AZoM.com Limited działającej jako AZoNetwork, właściciela i operatora tej strony internetowej. Niniejsze zastrzeżenie stanowi część warunków korzystania z tej strony internetowej.
Shahir jest absolwentem Wydziału Inżynierii Lotniczej i Kosmicznej Instytutu Technologii Kosmicznych w Islamabadzie. Prowadził szeroko zakrojone badania w zakresie instrumentów i czujników lotniczych, dynamiki obliczeniowej, konstrukcji i materiałów lotniczych, technik optymalizacji, robotyki oraz czystej energii. W zeszłym roku pracował jako niezależny konsultant w dziedzinie inżynierii lotniczej i kosmicznej. Pisanie tekstów technicznych zawsze było mocną stroną Shahira. Niezależnie od tego, czy zdobywa nagrody w konkursach międzynarodowych, czy wygrywa lokalne konkursy literackie, odnosi w nich sukcesy. Shahir uwielbia samochody. Od wyścigów Formuły 1 i czytania wiadomości motoryzacyjnych po wyścigi kartingowe, jego życie kręci się wokół samochodów. Jest pasjonatem sportu i zawsze stara się znaleźć na niego czas. Squash, piłka nożna, krykiet, tenis i wyścigi to jego hobby, którym chętnie poświęca czas.
Gorący pot, Shahr. (22 marca 2022 r.). Przeanalizowano odporność na pęcznienie nowego nanomodyfikowanego stopu reaktorowego. AZonano. Pobrano 11 września 2022 r. z https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=38861.
Gorący pot, Shahr. „Analiza odporności na pęcznienie nowych nano-modyfikowanych stopów reaktorowych”. AZonano.11 września 2022 r.11 września 2022 r.
Gorący pot, Shahr. „Analiza odporności na pęcznienie nowych nano-modyfikowanych stopów reaktorowych”. AZonano. https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=38861. (Stan na 11 września 2022 r.).
Gorący pot, Shahr. 2022. Analiza odporności na pęcznienie nowych stopów nanomodyfikowanych w reaktorach. AZoNano, dostęp 11 września 2022 r., https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=38861.
W tym wywiadzie AZoNano omawia rozwój nowego, półprzewodnikowego optycznego nanonapędu zasilanego światłem.
W tym wywiadzie omawiamy tusze nanocząsteczkowe służące do produkcji niedrogich, drukowalnych ogniw słonecznych z perowskitu, które mogą ułatwić przejście technologiczne na komercyjnie opłacalne urządzenia perowskitowe.
Rozmawiamy z naukowcami, którzy stoją za najnowszymi osiągnięciami w badaniach nad grafenem hBN, które mogą doprowadzić do opracowania urządzeń elektronicznych i kwantowych nowej generacji.
Filmetrics R54 Zaawansowane narzędzie do mapowania rezystancji powierzchniowej dla płytek półprzewodnikowych i kompozytowych.
Filmetrics F40 zamienia Twój mikroskop stacjonarny w narzędzie do pomiaru grubości i współczynnika załamania światła.
NL-UHV firmy Nikalyte to najnowocześniejsze narzędzie służące do tworzenia nanocząstek w warunkach ultrawysokiej próżni i osadzaniu ich na próbkach w celu utworzenia funkcjonalizowanych powierzchni.