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Dr. Cornelia Kaden

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

Publikationen

Heiße Zellen

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

Innovative structural materials for fission and fusion
(INNUMAT, EU, HORIZON-EURATOM, 2022-2026)
European Database for Multiscale Modelling of Radiation Damage
(ENTENTE, EU-H2020-Euratom, 2020-2024)
Fracture mechanics testing of irradiated RPV steels by means of sub-sized specimens
(FRACTESUS, EU-H2020-Euratom, 2020-2024)
Structural Materials research for safe Long Term Operation of LWR NPPs
(STRUMAT-LTO, EU-H2020-Euratom, 2020-2024)
Untersuchungen zum Ausheilverhalten von Reaktordruckbehälterstählen bei niedrigen Temperaturen
(WetAnnealing, BMWI, 2020-2025)
Physical modelling and modelling-oriented experiments for structural materials 2
(IOANIS2, EERA-JPNM Pilotprojekt, 2023 - 2027, Koordinator HZDR)
In-situ experiments for nuclear applications
(INSITEX, EERA-JPNM Pilotprojekt, 2023 - 2027)
On the use of small punch as high-throughput screening technique to extract mechanical properties of ion irradiated materials
(SHERPA, EERA-JPNM Pilotprojekt, 2023 - 2027)

Neuste Publikation

Assessment of Ni and Mn effect on the irradiation hardening behavior of VVER-1000 model steels exposed to high fluences in the high flux reactor

Pereira, V. S. M.; Radiguet, B.; Onorbe, E.; Ulbricht, A.; Sharma, D.; Etienne, A.; Laot, M. A. L.; Szavai, S.; Martin, O.; Kolluri, M.

Abstract

In the present work, we aim at providing more data and insight related to the influence of Ni and Mn contents on the degree of irradiation hardening of Light Water Reactor RPV steels. A total of 20 model steels and realistic welds based on VVER-1000 and PWR RPVs compositions were irradiated at high flux and to high fluences in the LYRA-10 experiment, conducted in the High Flux Reactor, Petten. Among them, eight VVER-1000 model steels with 0.1 wt % Cu and systematically varied Mn and Ni contents were submitted to tensile and Vickers hardness testing for evaluation of their degree of hardening, and were characterized in detail, using Atom Probe Tomography, Transmission Electron Microscopy, Small Angle Neutron Scattering and Positron Annihilation Spectroscopy. The mechanical testing results show the clear increase in degree of irradiation hardening with the Mn and Ni contents, in particular for steels containing 1.4 wt % Mn. Microstructural observations show direct correlation between increase in yield strength and the formation of Mn-Ni-Si solute clusters. Calculations done
using classic and multiscale models confirm that the solute clusters are the main hardening features present in
the irradiated RPV model steels. Furthermore, TEM and PAS results suggest that dislocation loops have a more
significant role on the formation of solute clusters than on irradiation hardening of the group of materials
investigated.

Keywords: Ni-Mn synergy; Radiation-induced solute clusters; Dislocation loops; Irradiation hardening

Journal of Nuclear Materials 615(2025), 155932
DOI: 10.1016/j.jnucmat.2025.155932

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-41414

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