Proton, alpha and gamma irradiation assisted stress corrosion cracking: understanding the fuel-stainless steel interface
质子、α 和 γ 辐照辅助应力腐蚀开裂:了解燃料-不锈钢界面
基本信息
- 批准号:2908693
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Studentship
- 财政年份:2027
- 资助国家:英国
- 起止时间:2027 至 无数据
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The student involved in this project will undertake an experimental research programme aimed at understanding radiation-driven mechanisms which lead to cracking of protective layers in spent fuels. The experimental programme will take place in UTGARD Lab at Lancaster University and at the Dalton Cumbrian Facility, the latter being a leading radiation science laboratory which is situated close to the heart of the UK nuclear industry. This will involve the irradiation of samples and development of their corrosion susceptibility in real time. The student involved will also perform complimentary modelling calculations, using state-of[1]the-art radiation transport and reaction-diffusion modelling software (SRIM calculations). Instruction in both the implementation of the irradiation and in the use of the modelling software will be provided in the first year of the PhD. The skills developed and the project location will make it ideal for someone with a longer-term ambition of entering the nuclear industry. Spent UK nuclear reactor fuel will be stored for at least 60 years before going into a Geological Disposal Facility (GDF). The cladding should not breach during this time. A better understanding of the effects of radiation, hydrogen, stress and water-environment is required to ensure safe storage and handling before the spent fuel is deposited in a GDF. Mechanisms underpinning crack growth, the precursor to cladding breach, are unknown and effects of stress are not currently well understood. The project will aim to develop a much better understanding of the processes at work. Proton irradiation of samples will be used in the first instance to expose them to reactor-levels of radiation damage. Subsequently, alpha and gamma irradiation will be used to mimic the damage effects caused by the fuel decay products. Radiation produces material damage and also changes in the water chemistry, producing highly reactive of oxidising species in a way which is distinct for each radiation type, hence the need for use of the various types of radiation. This combination is only available within the UK at DCF. This radiolytic production or reactive species in turn increases the corrosion potential which can initiate or accelerate crack formation and propagation. Microstructural effects manifest as key changes in the physico-chemical environment near grain boundaries, formation of dislocation loops, voids and precipitates, deformation and hardening. Through combining a range of techniques, including monitoring of electrochemical properties, chemical products and microscopy, it is hoped that precursors of crack-formation can be detected. This would in turn constitute a new candidate for on-site monitoring of spent fuels and hence make an important contribution to the UK's low-carbon energy provision.
参与该项目的学生将开展一项实验研究方案,旨在了解导致乏燃料保护层破裂的辐射驱动机制。实验计划将在兰开斯特大学的UTGARD实验室和道尔顿坎布里亚设施进行,后者是一个领先的辐射科学实验室,靠近英国核工业的中心。这将涉及样品的辐照和真实的腐蚀敏感性的发展。参与的学生还将使用最先进的辐射传输和反应扩散建模软件(SRIM计算)进行免费的建模计算。在这两个指令的照射和使用建模软件的实施将在博士学位的第一年提供。开发的技能和项目位置将使其成为具有进入核工业的长期雄心的人的理想选择。英国核反应堆乏燃料将被储存至少60年,然后进入地质处置设施(GDF)。在此期间,包层不应破裂。需要更好地了解辐射、氢、应力和水环境的影响,以确保乏燃料在GDF中存放之前的安全储存和处理。支撑裂纹增长的机制是包层破裂的前兆,目前尚不清楚,应力的影响也没有得到很好的理解。该项目的目的是更好地了解工作过程。首先将对样品进行质子辐照,使其受到反应堆水平的辐射损害。随后,将使用α和γ辐照来模拟燃料衰变产物造成的损害效应。辐射会造成材料损坏,也会改变水的化学性质,以不同的方式产生高活性的氧化物质,因此需要使用各种类型的辐射。此组合仅在英国境内的DCF提供。这种辐射分解产物或反应性物质又增加了腐蚀电位,这可以引发或加速裂纹形成和扩展。微观结构效应表现为晶界附近物理化学环境的关键变化,位错环、空洞和沉淀物的形成,变形和硬化。通过结合一系列技术,包括电化学性能,化学产品和显微镜的监测,希望可以检测到裂纹形成的前兆。这反过来又将成为乏燃料现场监测的新候选者,从而为英国的低碳能源供应做出重要贡献。
项目成果
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