1.28.2.1.3.1 RPV-staal subproject
het subproject betreffende RPV-staal dat wordt gebruikt om de gereedschappen te verbeteren die in PERFECT zijn ontwikkeld, dus de RPV-2-en taaiheidsmodules.45
wat de taaiheidsmodule betreft, was het doel de perfecte methoden te ontwikkelen voor het beschrijven van het taaiheidsgedrag van breukbreuken in RPV-staalsoorten en een geschikt criterium voor breukbreuken te vinden,46 door te zoeken naar een fysiek begrip van de ijkparameters en door geschikte ijkreferentiegevallen te identificeren. Hiervoor dient zowel mechanische als microstructurele informatie bij voorkeur beschikbaar te zijn, of dit in de loop van het project te worden. In dit verband werd een link gelegd met het FP7/LONGLIFE-project, waarin een grondige mechanische en microstructurele karakterisering van verschillende RPV-staalsoorten werd uitgevoerd.47 er werd een advanced fracture taaiheid module (AFTM) ontwikkeld, die vier fractuurmodellen volledig implementeerde, met deels verschillende scopes: (1) een microstructuur-op de hoogte brosse breuk model (MIBF) op basis van CP, met mogelijke uitbreidingen zijn breuk voorspelling van de vertegenwoordiger volume en de specimens van de schalen, gebaseerd op de werkzaamheden die in PERFECT32,48 en met behulp van een verbeterde CP-model (zie hieronder); (2) een Beremin-type49 geavanceerde lokale aanpak, die van toepassing was op breuk voorspelling van het preparaat schaal; (3) de Wallin-Saario-Törrönen (WST) model,33,50 die voorziet in een koppeling met modellen van de breuk gedrag van de vertegenwoordiger volume en de specimens van de schalen; (4) een aangepast Bordet51,52 model voor lokale benadering, dat in de eerste plaats betrekking heeft op de overdraagbaarheid van gegevens over de breukvastheid van bestraalde monsters naar RPV-stalen onderdelen in bedrijf. Al deze modellen werden gekalibreerd op geschikte referentiegevallen.
de verbetering van de taaiheidsmodellen was in belangrijke mate afhankelijk van de vooruitgang bij de berekening van spanningen en spanningen onder belasting, d.w.z. het stromingsgedrag (macroscopische trekcurve) bij bestraalde staalsoorten, door opeenvolging van kristalplasticiteit en homogenisering. Een belangrijke stap voorwaarts met betrekking tot PERFECT was de ontwikkeling van fysisch gefundeerde constitutieve wetten voor CP-modellen om lage en hoge temperatuur vervormingsregimes in BCC-kristallen te beschrijven, die volledig gebaseerd waren op DD-input en expliciet het effect van stralingsdefecten bevatten.53,54 een gecorreleerde belangrijke stap in het project was het uitwerken van een systematische manier om informatie te extraheren uit MD simulaties van dislocatie/defect interactie die direct gebruikt kon worden voor DD simulaties.55-57 hierdoor kon in volgende projecten een correcte schatting van de verharding worden bereikt, volledig op basis van een multi-scale berekening. Ondertussen werd in een reeks MD-simulaties aandacht besteed aan de studie van de interactie van dislocaties met verschillende klassen van complexe defecten, bijvoorbeeld leeghoudende Cu-en Cu-Ni-clusters (waarvan het bestaan werd gesuggereerd door PAS-onderzoeken van bestraalde modellegeringen). Het bleek dat de aanwezigheid van vacatures enigszins vermindert de sterkte van deze clusters als obstakels voor rand dislocaties,58 maar ze aanzienlijk verhogen van de stress die nodig is voor schroef dislocaties te passeren door opgeloste clusters, als gevolg van spiraalvormige draai vorming op absorptie van de vacatures door de dislocatielijn.59 evenzo werd de interactie van dislocaties met prismatische dislocatielussen die door bestraling ontstaan en versierd zijn met C-atomen,60-atomen of Cu -, Mn-en Ni-atomen,61 door MD bestudeerd. De studie toonde aan dat lusdecoratie de sterkte van deze defecten aanzienlijk verhoogt als obstakels voor dislocatiebeweging, door hun absorptie in de dislocatielijn te belemmeren.
MD-simulaties van het zojuist beschreven type werden mogelijk dankzij het feit dat het gestaag toenemende gebruik van DFT in het kader van het project62,63 gegevens opleverde die geschikt waren voor interatomische potentialen voor legeringen van toenemende complexiteit, tot aan het quaternaire Fe-Cu-Ni-Mn64–66-systeem, waarbij gebruik werd gemaakt van geavanceerde methodologieën.64,67 DFT lag ook aan de basis van de ontwikkeling van steeds verfijndere AKMC-modellen, die de studie van de (korte-termijn) evolutie onder bestraling van legeringen zo complex als Fe-Cu-Mn-Ni-Si-P.68,69
Het gecombineerde gebruik van DFT) berekeningen, MD simulaties en AKMC studies, samen met de analyse van het experimentele onderzoek van bestraalde model legeringen en RPV staal van REVE en PERFECTE, bevestigd door de nieuwe ion bestraling en na de bestraling het gloeien van de resultaten binnen het project,70-72 een nieuw beeld ontstaan over de vorming van stof clusters en de oorsprong van de straling verharding en verbrossing van de RPV staal. Het werd namelijk steeds duidelijker dat de meeste opgeloste stoffen in deze staalsoorten worden gesleurd door migrerende puntdefecten (vacatures en zelfinterstitials), waarbij het eerste voorbeeld Cu is, dat ook mobiele complexen vormt met vacatures,73 wat leidt tot segregatie van opgeloste stoffen op puntdefectclusters. Dit werd later bevestigd door diepgaande studies.74,75 dit proces wordt verder bevorderd door het feit dat er een affiniteit is tussen opgeloste stoffen en puntdefect clusters (kleine holtes en prismatische dislocatielussen), die in het project werd benadrukt met behulp van interatomische potentialen,76-78 en experimenten,70-72 en later werd bevestigd als een algemene trend door op maat gemaakte grootschalige DFT-simulaties.79,80 aldus katalyseren de punt-defectclusters de vorming van opgeloste clusters die (maar niet moeten) aan thermodynamisch stabiele fasen kunnen corresponderen. Bovendien wordt het conventionele onderscheid tussen matrixschade (punt-defectclusters) en precipitaten (opgeloste clusters) wazig. Het project besteedde ook aandacht aan het benutten van de DFT-kennis en het interatomaire potentieel dat van PERFECT werd geërfd, om het effect van koolstof in oplossing te begrijpen, waarvan de rol steeds duidelijker werd in termen van het creëren van koolstof-leegstandcomplexen die eendimensionaal migrerende prismatische lussen vangen.Tegelijkertijd werd de specificiteit van Cu als precipiterende species niet verwaarloosd en werden uitgebreide studies gewijd aan de stabiliteit van Cu-precipitaten 82,die wordt verhoogd door vacatures 83 en de simulatie van Cu-precipitatie.84
dit beeld leidde tot de poging om geleidelijk de mechanismen in te voeren die op atomair niveau waren geïdentificeerd (slepen en accumulatie van opgeloste stoffen in clusters met puntdefecten) in microstructuurevolutie-modellen gebaseerd op OKMC of RT: een proces dat in latere projecten werd voortgezet en nog steeds aan de gang is (zie H2020/SOTERIA project hieronder). Dienovereenkomstig, OKMC modellen voor Fe-C85, 86 en Fe-Cu-C87 eerst,en later voor Fe-C-MnNi in een grijze legering benadering,88, 89 d.w.z., met inbegrip van het effect van opgeloste stoffen door parameters in plaats van expliciet, werden ontwikkeld. Deze modellen gaven voor het eerst een redelijk bevredigende verklaring voor de waarnemingen die uit de taart van het REVE-experiment kwamen.22-26 echter, vanwege de computationele intensiteit van OKMC simulaties, het type modellen te worden geketend in de geïntegreerde module voor de voorspelling van de opbrengststerkte verhoging van RPV staal kon alleen worden gebaseerd op tariefvergelijkingen, zoals was gedaan in de RPV-13 en RPV-228 modules. Het was daarom noodzakelijk om ook vooruitgang langs de RT-lijn, door te werken aan de Crescendo cluster dynamics code, 70, 87, 90 die aanzienlijk verbeterde numerieke stabiliteit ten opzichte van de code eerder gebruikt in RPV-1 en RPV-2 tentoongesteld. De belangrijkste beperking van de CD-benadering is dat de invoering van mechanismen zoals het vangen van ééndimensionaal migrerende lussen door koolstof-leeg complexen, of het slepen van opgeloste stoffen door punt-defecten, niet zo eenvoudig is als in OKMC, terwijl de chemische complexiteit beperkt blijft tot één opgeloste stof (Cu in dit geval), zie ook, bijvoorbeeld, Ref. 91.