1.28.2.1.3.1 RPV stål delprojekt
delprojektet på RPV stål arbetat för att förbättra de verktyg som utvecklats i perfekt, alltså RPV-2 och seghet moduler.45
när det gäller seghetsmodulen var målet att utveckla de perfekta metoderna för att beskriva klyvningsfrakturseghetsbeteende i RPV-stål och komma fram till ett lämpligt sprött intergranulärt frakturkriterium,46 genom att söka fysisk förståelse för kalibreringsparametrarna och genom att identifiera lämpliga kalibreringsreferensfall. För dessa bör både mekanisk och mikrostrukturell information företrädesvis vara tillgänglig, eller bli så under projektets gång. I detta avseende skapades en länk med FP7 / LONGLIFE-projektet, där en grundlig mekanisk och mikrostrukturell karaktärisering av flera RPV-stål utfördes.47 en avancerad frakturseghetsmodul (AFTM) utvecklades, som helt implementerade fyra frakturmodeller, med delvis olika omfattningar: (1) en mikrostrukturinformerad spröd frakturmodell (MIBF) baserad på CP, med möjliga förlängningar för att inkludera frakturprognos vid representativ volym och provskalor, baserat på det arbete som utförts i PERFECT32,48 och med en förbättrad CP-modell (se nedan); (2) en beremin-type49 advanced local approach-modell, som var tillämplig på frakturprognos vid provskalan; (3) Wallin-Saario-t Aucorirr Aucorinen (WST) – modellen,33,50 som ger en koppling till modeller av frakturprognoser beteende vid representativ volym och provskalor; (4) en modifierad Bord51,52 lokal approach engineering modell, som främst handlar om överförbarheten av brottseghetsdata från bestrålade prover till RPV-stålkomponenter i drift. Alla dessa modeller kalibrerades på lämpliga referensfall.
förbättringen av seghetsmodellerna berodde avsevärt på framsteg i beräkningen av spänningar och stammar under belastning, dvs flödesbeteende (makroskopisk dragkurva), i bestrålade stål, genom att kombinera i sekvens kristallplasticitet och homogenisering. Ett viktigt steg framåt med avseende på perfekt var utvecklingen av fysiskt grundade konstitutiva lagar för CP-modeller för att beskriva deformationsregimer med låg och hög temperatur i BCC-kristaller, som var helt baserade på DD-ingång och inkluderade uttryckligen effekten av strålningsdefekter.53,54 ett korrelerat viktigt steg som togs i projektet var utarbetandet av ett systematiskt sätt att extrahera information från MD-simuleringar av dislokation/defektinteraktion som direkt kunde användas för DD-simuleringar.55-57 detta möjliggjorde i efterföljande projekt en korrekt uppskattning av härdning, helt baserad på en flerskalig beräkning, som skulle uppnås. Under tiden behandlade en uppsättning MD-simuleringar studien av interaktionen mellan dislokationer med flera klasser av komplexa defekter, till exempel vakansinnehållande Cu-och Cu-Ni-kluster (vars existens föreslogs av Pas-undersökningar av bestrålade modelllegeringar). Det visade sig att närvaron av lediga platser minskar styrkan hos dessa kluster något som hinder för kantförskjutningar,58 men de ökar signifikant den spänning som krävs för att skruvförskjutningar ska passera genom lösta kluster på grund av spiralformad svängbildning vid absorption av lediga platser genom dislokationslinjen.59 på samma sätt studerades interaktionen mellan dislokationer med prismatiska dislokationsslingor skapade genom bestrålning och dekorerade med antingen C-atomer,60 eller Cu, mn och ni-atomer,61 av MD. Studien visade att loop Dekoration avsevärt ökar styrkan av dessa defekter som hinder för förskjutning rörelse, genom att hindra deras absorption i störningen linjen.
MD-simuleringar av den typ som just beskrivits blev möjliga tack vare det faktum att den stadigt ökande användningen av DFT inom ramen för project62,63 tillhandahöll data för att passa interatomiska potentialer för legeringar av växande komplexitet, upp till det kvartära Fe-Cu-Ni-Mn64–66-systemet, med hjälp av avancerade metoder.64,67 DFT var också vid basen av utvecklingen av allt mer raffinerade AKMC-modeller, som möjliggjorde studien av den (kortsiktiga) utvecklingen under bestrålning av legeringar så komplexa som Fe-Cu-Mn-Ni-Si-P.68,69
den kombinerade användningen av DFT-beräkningar, MD-simuleringar och AKMC-studier, tillsammans med analys av experimentell undersökning av bestrålade modelllegeringar och RPV-stål från REVE och PERFECT, bekräftad av nya jonbestrålning och glödgningsresultat efter bestrålning som producerats inom projektet,70-72 gjorde en ny bild fram om bildandet av lösta kluster och ursprunget till strålningshärdning och försprödning av RPV-stål. Det blev nämligen allt tydligare att de flesta lösta ämnen av intresse för dessa stål dras genom att migrera punktdefekter (lediga platser och självinterstitialer), det första exemplet är Cu, som också bildar mobila komplex med lediga platser,73 som leder till lösningssegregering på punktdefektkluster. Detta bekräftades senare av fördjupade studier.74,75 denna process gynnas ytterligare av det faktum att det finns en affinitet mellan lösta ämnen och punktdefektkluster (små hålrum och prismatiska dislokationsslingor), som lyfts fram i projektet med hjälp av interatomiska potentialer,76-78 samt experiment,70-72 och senare bekräftades vara en allmän trend genom skräddarsydda storskaliga DFT-simuleringar.79,80 sålunda punkt-defekt kluster katalysera bildandet av lösta kluster som kan (men behöver inte) motsvarar termodynamiskt stabila faser. Dessutom blir den konventionella skillnaden mellan matrisskador (punktdefektkluster) och fällningar (lösta kluster) suddiga. Projektet ägnade också ansträngningar att utnyttja DFT-kunskapen och de interatomiska potentialerna som ärvts från PERFECT, för att förstå effekten av kol i lösning, vars roll blev allt tydligare när det gäller skapandet av kolvakanskomplex som fångar endimensionellt migrerande prismatiska slingor.81 samtidigt försummades inte CU: s specificitet som utfällande arter och omfattande studier ägnades åt stabiliteten hos Cu-fällningar,82 som ökas av lediga platser,83 och simuleringen av Cu-nederbörd.84
denna bild utlöste försöket att gradvis introducera de mekanismer som hade identifierats på atomnivå (dra och ackumulering av lösta ämnen vid punktdefektkluster) i mikrostrukturutvecklingsmodeller baserade på antingen OKMC eller RT: en process som fortsatte i senare projekt och fortfarande pågår (se H2020/SOTERIA-projektet nedan). Följaktligen OKMC modeller för Fe-C85, 86 och Fe-Cu-C87 först, och senare för Fe-C-MnNi i en grå legering approximation,88,89 dvs, inklusive effekten av lösta ämnen genom parametrar snarare än uttryckligen, utvecklades. Dessa modeller gav för första gången en rimligt tillfredsställande förklaring till observationerna från Reve-experimentets paj.22-26 på grund av beräkningsintensiteten för OKMC-simuleringar kunde emellertid typen av modeller som ska kedjas i den integrerade modulen för förutsägelse av sträckgränsökningen i RPV-stål endast baseras på hastighetsekvationer, vilket hade gjorts i modulerna RPV-13 och RPV-228. Det var därför nödvändigt att utvecklas också längs RT-linjen genom att arbeta med Crescendo cluster dynamics code, 70,87,90 som uppvisade signifikant förbättrad numerisk stabilitet med avseende på koden som tidigare användes i RPV-1 och RPV-2. Den huvudsakliga begränsningen av CD-metoden är att införandet av mekanismer såsom fångst av endimensionellt migrerande slingor av kol-vakans komplex, eller dra av lösta ämnen av punkt-defekter, är inte lika enkelt som i OKMC, medan den kemiska komplexiteten förblir begränsad till ett löst ämne (Cu i detta fall), Se även, t.ex. Ref. 91.