Kontakt

Dr. Eberhard Altstadt

Leiter
Konstruktions­werkstoffe
e.altstadtAthzdr.de
Tel.: +49 351 260 2276

Porträt Dr. Kaden, Cornelia; FWOM

Dr. Cornelia Kaden

c.kaden@hzdr.de, c.heintzeAthzdr.de
Tel.: +49 351 260 3431

Konstruktionswerkstoffe

Die Sicherheit kerntechnischer Anlagen wird maßgeblich durch das mechanische Werkstoff­verhalten unter extremen Betriebsbedin­gungen (Neu­tronen­bestrah­lung, hohe Temperaturen) bestimmt. Im Rahmen des Programms NUSAFE (Nuclear Waste Management, Safety and Radiation Research) der Helmholtz-Gemeinschaft untersuchen wir skalen­übergreifend das Schädi­gungs­- und Bruch­verhalten von bestrahlten Reaktorwerkstoffen. Im Fokus stehen die

  • Untersuchung von Langzeitbestrahlungseffekten in Reaktordruckbehälterstähle laufen­der und neuer Reaktoren im Hinblick auf Laufzeitverlängerung
  • Beurteilung der Bestrahlungstoleranz innovative Werkstoffe für zukünftige Reaktorkonzepte
    (e.g. ferritisch/martensitischen Chromstähle, oxiddisperionsverfestigten Stähle, neuartige Hochentropielegierungen)

Das methodische Spektrum erlaubt die Betrach­tung der gesamten Wirkungs­kette von mikro­struk­turellen Verände­rungen auf der nm-Skala durch bestrah­lungs­induzierte Schädi­gung bis zum makroskopischen mechanischen Werkstoff­verhalten. Ziel ist die Identifikation der Mechanismen der Strahlenschädigung und die Aufklärung von Mikro­struk­tur-Eigen­schaftsbeziehungen. Die Arbeiten tragen zum wissenschaftlichen Hintergrund der Sicherheitsbewertung von Kernreaktoren bei. Mit den heißen Zellen zur Untersuchung neu­tronen­bestrahl­ter Material­ien und dem Ionen­strahl­zentrum für Ionen­bestrah­lungs­experimente verfügt das HZDR über eine einzigartige Infra­struk­tur.


Unsere Expertise:


Laufende Projekte

  • INNUMAT (EU HORIZON-EURATOM, 2022-2026)
  • ENTENTE (EU-H2020-Euratom, 2020-2024)
  • FRACTESUS (EU-H2020-Euratom, 2020-2024)
  • STRUMAT-LTO (EU-H2020-Euratom, 2020-2024)
  • WetAnnealing (BMWI, 2020-2025)
  • IOANIS 2 (EERA-JPNM Pilote Project, 2023 - 2027)
  • INSITEX (EERA-JPNM Pilote Project, 2023 - 2027)
  • SHERPA (EERA-JPNM Pilote Project, 2023 - 2027)

Neuste Publikation

Microstructure-informed prediction of hardening in ion-irradiated reactor pressure vessel steels

Lai, L.; Brandenburg, J.-E.; Chekhonin, P.; Duplessi, A.; Cuvilly, F.; Etienne, A.; Radiguet, B.; Rafaja, D.; Bergner, F.

Ion irradiation combined with nanoindentation is a promising tool to study irradiation-induced hardening of nuclear materials including reactor pressure vessel (RPV) steels. For RPV steels, the major sources of hardening are nm-sized irradiation-induced dislocation loops and solute atom clusters, both representing barriers for dislocation glide. The dispersed barrier hardening (DBH) model provides a link between the irradiation-induced nanofeatures and hardening. However, a number of details of the DBH model still require consideration. These include the role of the unirradiated microstructure, the proper treatment of the indentation size effect (ISE), and the appropriate superposition rule of individual hardening contributions. In the present study, two well characterized RPV steels, each ion-irradiated up to two different levels of displacement damage, were investigated. Dislocation loops and solute atom clusters were characterized by transmission electron microscopy and atom probe tomography, respectively. Nanoindentation with a Berkovich indenter was used to measure indentation hardness as a function of the contact depth. In the present paper, the measured hardening profiles are compared with predictions based on different DBH models. Conclusions about the appropriate superposition rule and the consideration of the ISE (in terms of geometrically necessary dislocations) are drawn.

Keywords: reactor pressure vessel steels; ion irradiation; microstructure characterization; transmission electron microscopy; atom probe tomography; nanoindentation; hardening

Verknüpfte Publikationen


Team

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c.kaden@hzdr.de, c.heintzeAthzdr.de

Mitarbeiter

NameGeb./Raum+49 351 260Email
Dr. Frank Bergner801/P1503186
f.bergnerAthzdr.de
Dr. Jann-Erik Brandenburg801/P1522301
j.brandenburgAthzdr.de
Dr. Paul Chekhonin801/P1462149
p.chekhoninAthzdr.de
Vanessa Dykas801/P1053363
v.dykasAthzdr.de
Mario Houska801/P1482242
m.houskaAthzdr.de
Libang Lai801/P1533032
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Jens Pietzsch801/P0322814
3550
jens.pietzschAthzdr.de
Dr. Andreas Ulbricht801/P1463155
a.ulbrichtAthzdr.de
Tilo Welz801/P0322814
t.welzAthzdr.de