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Porträt Dr. Kaden, Cornelia; FWOM

Dr. Cornelia Kaden

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

orangener PfeilPublika­tionen

orangener PfeilHeiße Zellen

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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 innovativer Werkstoffe für zukünftige Reaktorkonzepte einschließlich Kernfusion
    (e.g. ferritisch/martensitische Chromstähle, oxiddisperionsverfestigte Stähle, neuartige Hochentropielegierungen)

Das methodische Spektrum erlaubt die Betrach­tung der gesamten Wirkungs­kette von Bestrahlungseffekten auf der nm-Skala bis zum makroskopischen mechanischen Werkstoff­verhalten. Ziel ist es, Bestrahlungseffekte zu erkennen, besser zu verstehen und zu mildern. Mit den heißen Zellen zur Untersuchung neu­tronen­bestrahl­ter Material­ien und dem Ionen­strahl­zentrum für Ionen­bestrah­lungs­experimente verfügt das HZDR über eine einzigartige Infra­struk­tur.

Unsere Expertise:

Laufende Projekte

  • Refraktäre Hoch-Entropie-Legierungen für sicherheitsrelevante nukleare Anwendungen
    (HELENA, BMFTR Nukleare Sicherheitsforschung, 2025-2028)

  • Zukunftsweisende Material-Strukturen für die hybride Fertigung strahlungsresistenter Komponenten im Dauerbetrieb – Teilvorhaben: Bestrahlungsresistenz additiv gefertigter Werkstoffe für die Kernfusion
    (AM-Shield, BMFTR Basistechnologien für die Fusion, 2025-2028)

  • Screening and design of high-entropy-alloys for nuclear applications
    (ACCELL-NM, EU - CONNECT-NM & BMFTR Nukleare Sicherheitsforschung, 2026-2029)

  • Additive maaufacturing Innovative Materials for Energy applications
    (ANIMATE, EU - CONNECT-NM, 2026- 2029)

  • Understanding transferability issues between ion and neutron-irradiated model materials - paving the way to a new generation of radiation resistant alloys
    (NEUTION, EU - CONNECT-NM, 2026- 2029)

  • Exploitation of existing data and investigation of irradiation damage and recovery mechanisms in LWR RPV steels containing high Ni and Mn for extended Long-Term Operation
    (EXTENT-LTO, EU - CONNECT-NM, 2026- 2029)

  • Expanding the Applications of Miniaturized Fracture Specimens for Toughness evaluation
    (EXAM-FAST, EU, CONNECT-NM, 2026- 2029)

  • Innovative structural materials for fission and fusion
    (INNUMAT, EU, HORIZON-EURATOM, 2022-2026)

Neuste Publikation

On the solute segregation to grain boundaries in SA508 steel

Klupś, P.; Jenkins, B. M.; Chekhonin, P.; Douglas, J. O.; Carter, M.; Tang, Y. T.; Hyde, J. M.; Riddle, N.; Bagot, P. A. J.; Moody, M. P.

Abstract

Solute segregation to grain boundaries (GBs) within a high-Ni alloy (SA508 Grade 4N) aged at 427 °C
was studied to investigate the role of phosphorus in causing non-hardening embrittlement in these
steels. Electron backscatter diffraction (EBSD) and transmission Kikuchi diffraction (TKD) were employed
to identify and characterise grain boundaries prior to targeted atom probe tomography (APT) analysis.
Boundaries were classified as prior–austenite grain boundaries (PAGBs) and packet/block (lath) bound-
aries, enabling segregation behaviour to be directly correlated with crystallographic misorientation and
boundary type. Distinct segregation patterns were observed at PAGBs compared to other boundaries,
with strong anti–correlation between P/C and Ni/Mn/Si at PAGB interfaces. In unaged PAGBs, non–
equilibrium segregation driven by vacancy drag promoted Ni enrichment, whereas W–shaped Ni con-
centration profiles in aged PAGBs indicate P–driven reverse vacancy flow. In contrast, solute enrichment
at lath boundaries was found to depend strongly on misorientation angle. These results highlight the crit-
ical importance of controlling the 5-DoF when assessing segregation–driven embrittlement mechanisms
in bainitic/martensitic steels. They also emphasise the potential of grain boundary engineering as a design
strategy for improving resistance to embrittlement in nuclear and other demanding applications.

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-42987

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Team

Leitung

NameGeb./Raum+49 351 260Email
Dr. Cornelia Kaden801/P1023431
c.kaden@hzdr.de, c.heintzeAthzdr.de

Mitarbeiter

NameGeb./Raum+49 351 260Email
Dr. Jann-Erik Brandenburg801/P1512301
j.brandenburgAthzdr.de
Oleksandr Bychkov801/P1522276
o.bychkovAthzdr.de
Dr. Paul Chekhonin801/P1462149
p.chekhoninAthzdr.de
Vanessa Dykas801/P1483363
v.dykasAthzdr.de
Mario Houska801/P1482242
m.houskaAthzdr.de
Anwesha Karmakar801/P1522276
a.karmakarAthzdr.de
Dr. Chandan Kumar801/P150c.kumar@hzdr.de, c.kumarAthzdr.de
Jens Pietzsch801/P0322814
3550
jens.pietzschAthzdr.de
Dr. Andreas Ulbricht801/P1463155
Wolfgang Webersinke801/P1482766
2129
w.webersinkeAthzdr.de
Tilo Welz801/P0322814
t.welzAthzdr.de