Designing Novel SUPERatomic CLUSTERS for Next-Generation Materials

Výzva	Štipendiá pre excelentných výskumníkov a výskumníčky R2-R4
Hlavný riešiteľ	Katarína Šulková
Prijímateľ	Slovenská technická univerzita v Bratislave
Celkový rozpočet	164 636,10 €
Príspevok poskytovateľa	164 636,10 €
Zdroj financovania	Plán obnovy a odolnosti
Začiatok realizácie	september 2024
Koniec realizácie	august 2026
Kategória výskumníka	R2
Vedná oblasť	Fyzikálne, technické vedy a matematika

Anotácia

Proces vývoja a kvalifikácie reaktorových materiálov pre pokročilé jadrové systémy, ako sú štiepne reaktory štvrtej generácie (GEN IV), malé modulárne reaktory a fúzne reaktory, závisí od vyhodnotenia radiačného poškodenia materiálu. Ukázalo sa, že ožarovanie iónmi je vhodnou metódou na simuláciu radiačného poškodenia spôsobeného neutrónmi. Nabité častice však majú obmedzenú schopnosť prenikať hlboko do materiálu a ich dopad primárne postihuje plytkú oblasť blízko povrchu, zvyčajne pod 1 µm. Táto obmedzená penetrácia sťažuje získanie mechanických vlastností, ktoré by presne zodpovedali správaniu v podmienkach celoobjemového ožarovania. Navrhovaný projekt sa zameriava na využitie viacstupňového, multienergetického iónového ožarovania v kombinácii s mikropilárnou kompresiou na komplexné vyhodnotenie vplyvu ožarovania na vlastnosti materiálu. Špecificky sa projekt zameriava na pochopenie vplyvu transmutačného hélia na mechanické vlastnosti a náchylnosť ku krehnutiu. Tento nový, optimalizovaný proces iónového ožarovania povedie k rozšíreným objemom materiálu na testovanie, homogénnym z hľadiska radiačného poškodenia ako aj koncentrácie hélia. Pokročilé mikromechanické testovanie v projekte, doplnené o najmodernejšie metódy mikroštruktúrnej charakterizácie a modelovania, slúži ako most medzi základným materiálovým výskumom a praktickými inžinierskymi aplikáciami. Tento prístup umožňuje komplexné pochopenie mechanických vlastností materiálov ožiarených iónmi v mikro- a makroškále. Okrem toho náš výskum skúma synergické účinky ionizujúceho žiarenia, transmutačného hélia a prostredia chladiacej kvapaliny superkritickej vody na nepovlakované aj povlakované vzorky kandidátnych materiálov. Tieto experimenty využívajúce iónové zväzky na ožarovanie aj analýzu majú za cieľ vyplniť medzeru v kvalifikácii pokrytia paliva. Primárna pozornosť bude venovaná dvom kľúčovým materiálom: zliatine 800H, ktorá je základným materiálom inovatívnej konštrukcie malého modulárneho reaktora chladeného superkritickou vodou, a feriticko-martenzitické ocele so zníženou aktiváciou, ktoré sú relevantné pre štiepne aj fúzne aplikácie.