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Dr. Cornelia Heintze
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Sonja Rott
Structural Materials
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Eye catcher

Abteilung Strukturmaterialien (FWIK)

Der Druckbehälter eines Kernreaktors (RDB) ist von herausragender sicherheitstechnischer Bedeutung. Die RDB-Stähle unterliegen betrieblichen Belastungen, u. a. in Folge des durch die Kernspaltung erzeugten Strahlungsfeldes. Deshalb verschlechtern sich im Laufe des Betriebs die mechanischen Eigenschaften, insbesondere erhöht sich die Streckgrenze bei gleichzeitig abnehmender Bruchzähigkeit. Diese strahleninduzierte Alterung ist ein skalenübergreifendes Phänomen (siehe Abbildung).


Skalen_deu


Das HZDR leistet wesentliche Beiträge zu den weltweiten Aktivitäten, Alterungseffekte frühzeitig nachzuweisen, die Phänomene zu verstehen, mit Modellen zu beschreiben und sicherheitstechnisch zu bewerten. Ein Schwerpunkt ist dabei die Aufklärung der Bildungsmechanismen der Bestrahlungsdefekte auf der Nanometerskala und die Auswirkung der Defekte auf die mechanischen Eigenschaften. Die Arbeiten werden in das EU-Projekt SOTERIA eingebracht.

Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung und Charakterisierung von Konstruktionswerkstoffen für Fusionsanlagen und Reaktoren der 4. Generation, die exzellente Hochtemperaturfestigkeit und Bestrahlungsresistenz aufweisen müssen. Untersuchungen von Fe-Cr-Legierungen und von Chromstählen einschließlich ihrer ODS-Varianten mittels SANS, TEM, EBSD und Nanohärtemessung sind im Gange. Eine wichtige Rolle spielt dabei die Erzeugung von bestrahlungsinduzierten Defekten mit hochenergetischen Ionen. Atomistische Simulationsrechnungen verbessern das Verständnis der Mechanismen auf der nm-Skala. Die Arbeiten werden in die EU-Projekte MATTER und MATISSE eingebracht.


Unsere Kompetenzen:


Atomistische SimulationenDie atomistischen Simulationen werden eingesetzt für Grundlagenuntersuchungen zur atomaren Dynamik, Kinetik und Thermodynamik in Festkörpern während der Teilchenbestrahlung und/oder thermischen und mechanischen Belastung. Forschungsthemen sind z.B. ionenstrahlinduzierte Defektbildung, Defektmigration, Wechselwirkung von Defekten mit Fremdatomen, Eigenschaften von Nanoclustern in Eisenlegierungen, Ionenstrahlmischen von Halbleiter-Heterostrukturen, epitaktische Rekristallisation amorpher Si und Ge-Schichten und Nanotribologie von Kohlenstoff-basierten Schichten.  


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