1.28.2.1.3.1 RPV steel delprojekt
delprojektet på RPV steels arbejdede for at forbedre de værktøjer, der blev udviklet i PERFECT, således RPV-2 og sejhedsmodulerne.45
med hensyn til sejhedsmodulet var målet at udvikle de perfekte metoder til at beskrive spaltningsfraktursejhedsadfærd i RPV-stål og komme med et passende sprødt intergranulært brudskriterium, 46 ved at søge fysisk forståelse af kalibreringsparametrene og ved at identificere egnede kalibreringsreferencesager. For disse skal både mekanisk og mikrostrukturel information helst være tilgængelig eller blive sådan i løbet af projektet. I denne henseende blev der oprettet et link med FP7/LONGLIFE-projektet, hvor der blev udført en grundig mekanisk og mikrostrukturel karakterisering af flere RPV-stål.47 Der blev udviklet et advanced fracture sejhed module (AFTM), der fuldt ud implementerede fire brudmodeller med delvist forskellige anvendelsesområder: (1) en mikrostrukturinformeret skør frakturmodel (MIBF) baseret på CP med mulige udvidelser til at omfatte frakturforudsigelse ved de repræsentative volumen-og prøveskalaer baseret på det arbejde, der er udført i PERFECT32, 48 og ved hjælp af en forbedret CP-model (se nedenfor); (2) En beremin-type49 avanceret lokal tilgangsmodel,som var anvendelig til frakturforudsigelse ved prøveskalaen; (3) modellen 33, 50,som giver et link til modeller for frakturforudsigelse ved prøveskalaen; adfærd på de repræsentative volumen-og prøveskalaer; (4) en modificeret Bordet51,52 local approach engineering model, der primært beskæftiger sig med overførbarheden af brudsejhedsdata fra bestrålede prøver til RPV-Stålkomponenter i drift. Alle disse modeller blev kalibreret på passende referencesager.
forbedringen af sejhedsmodellerne var signifikant afhængig af fremskridt i beregningen af spændinger og stammer under belastning, dvs.strømningsadfærd (makroskopisk trækkurve) i bestrålet stål ved at kombinere krystalplasticitet og homogenisering i rækkefølge. Et vigtigt skridt fremad med hensyn til PERFECT var udviklingen af fysisk funderede konstitutive love for CP-modeller til at beskrive deformationsregimer med lav og høj temperatur i bcc-krystaller, som var fuldt ud baseret på DD-input og inkluderede eksplicit effekten af strålingsfejl.53,54 et korreleret vigtigt skridt, der blev taget i projektet, var udarbejdelsen af en systematisk måde at udtrække information fra MD-simuleringer af dislokation/defektinteraktion, der kunne bruges direkte til DD-simuleringer.55-57 dette muliggjorde i efterfølgende projekter et korrekt estimat af hærdning, fuldt ud baseret på en beregning i flere skalaer, der skal opnås. I mellemtiden behandlede et sæt MD-simuleringer undersøgelsen af interaktionen mellem dislokationer med flere klasser af komplekse defekter, for eksempel ledige Cu-og Cu-Ni-klynger (hvis eksistens blev foreslået ved PAS-undersøgelser af bestrålede modellegeringer). Det blev konstateret,at tilstedeværelsen af ledige stillinger reducerer styrken af disse klynger lidt som hindringer for kantforskydninger, 58 men de øger signifikant den stress, der er nødvendig for skrueforskydninger at passere gennem opløste klynger på grund af spiralformet drejedannelse ved absorption af ledige stillinger ved dislokationslinjen.59 ligeledes blev interaktionen mellem dislokationer med prismatiske dislokationssløjfer skabt ved bestråling og dekoreret af enten C-atomer,60 eller Cu -, Mn-og Ni-atomer,61 undersøgt af MD. Undersøgelsen afslørede, at loopdekoration signifikant øger styrken af disse defekter som hindringer for dislokationsbevægelse ved at hindre deres absorption i dislokationslinjen.
MD-simuleringer af den netop beskrevne type blev mulige takket være det faktum,at den stadigt stigende anvendelse af DFT inden for rammerne af projektet62, 63 leverede data til at passe interatomiske potentialer for legeringer af voksende kompleksitet op til det kvartære Fe-Cu-Ni–Mn64-66-system ved hjælp af avancerede metoder.64,67 DFT var også grundlaget for udviklingen af stadig mere raffinerede AKMC-modeller, der tillod undersøgelsen af den (kortsigtede) udvikling under bestråling af legeringer så komplekse som Fe-Cu-mn-Ni-Si-P.68,69
den kombinerede anvendelse af DFT-beregninger, MD-simuleringer og AKMC-undersøgelser sammen med analysen af eksperimentel undersøgelse af bestrålede modellegeringer og RPV-stål fra REVE og PERFECT, bekræftet af nye ionbestrålingsresultater og efterbestrålingsglødningsresultater produceret inden for projektet, 70-72 fik et nyt billede til at dukke op om dannelsen af opløste klynger og oprindelsen af strålingshærdning og skørhed af RPV-stål. Det blev nemlig mere og mere tydeligere, at de fleste opløste stoffer af interesse for disse stål trækkes af migrerende punktdefekter (ledige stillinger og selvinterstitialer), det første eksempel er Cu,der også danner mobile komplekser med ledige stillinger, 73 fører til adskillelse af opløst stof på punktdefektklynger. Dette blev senere bekræftet af dybdegående undersøgelser.74,75 denne proces er yderligere begunstiget af det faktum, at der er en affinitet mellem opløste stoffer og punktdefektklynger (små hulrum og prismatiske dislokationssløjfer), som blev fremhævet i projektet ved hjælp af interatomiske potentialer,76-78 samt eksperimenter, 70-72 og senere blev bekræftet at være en generel tendens ved skræddersyede DFT-simuleringer i stor skala.79,80 således katalyserer punktdefektklynger dannelsen af opløste klynger, der kan (men ikke behøver) svare til termodynamisk stabile faser. Desuden bliver den konventionelle sondring mellem matriceskader (punktdefektklynger) og bundfald (opløste klynger) sløret. Projektet afsatte også indsats ved at udnytte DFT-viden og de interatomiske potentialer, der er arvet fra PERFECT, for at forstå effekten af kulstof i opløsning, hvis rolle blev mere og mere klarere med hensyn til oprettelse af kulstof-ledige komplekser, der fælder endimensionelt migrerende prismatiske sløjfer.81 på samme tid blev specificiteten af Cu som udfældende arter ikke forsømt,og omfattende undersøgelser blev afsat til stabiliteten af Cu-udfældninger,82 som øges med ledige stillinger, 83 og simulering af Cu-udfældning.84
dette billede udløste forsøget på gradvist at introducere de mekanismer, der var blevet identificeret på atomniveau (træk og ophobning af opløste stoffer ved punktdefektklynger) i mikrostrukturudviklingsmodeller baseret på enten OKMC eller RT: en proces, der fortsatte i senere projekter og stadig er i gang (se H2020/SOTERIA-projektet nedenfor). Følgelig OKMC modeller for Fe-C85,86 og Fe-Cu-C87 først, og senere for Fe-C-MnNi i en grå legering tilnærmelse,88,89 dvs., herunder effekten af opløste stoffer gennem parametre snarere end eksplicit, blev udviklet. Disse modeller gav for første gang en rimelig tilfredsstillende forklaring på observationerne fra kagen af REVE-eksperimentet.22-26 på grund af den beregningsmæssige intensitet af OKMC-simuleringer kunne typen af modeller, der skulle kædes i det integrerede modul til forudsigelse af udbyttestyrkeforøgelsen i RPV-stål, dog kun baseres på hastighedsligninger, som det var gjort i RPV-13 og RPV-228 modulerne. Det var derfor nødvendigt også at komme videre langs RT-linjen ved at arbejde på crescendo cluster dynamics code,70,87,90, som udviste signifikant forbedret numerisk stabilitet med hensyn til den kode, der tidligere blev brugt i RPV-1 og RPV-2. Hovedbegrænsningen af CD-tilgangen er, at indførelsen af mekanismer som f.eks fangst af endimensionelt migrerende sløjfer ved kulstof-ledige komplekser eller trækning af opløste stoffer ved punktfejl er ikke så ligetil som i OKMC, mens den kemiske kompleksitet forbliver begrænset til et opløst stof (Cu i dette tilfælde), se også f. eks. Ref. 91.