Spektrum seminarium Datorsimuleringar i materialfysik Fredric Granberg1 Kai Nordlund1, Arttu Lehtinen2, Lasse Laurson2, Mikko Alava2 & Dmitry Terentyev3 1) Accelerator Laboratoriet, Inst. för Fysik, Helsingfors Universitet 2) Inst. för Tillämpad Fysik, Aalto Universitetet 3) SCK-CEN, Mol, Belgien
Chernobyl April 1986
Vad lärde vi oss av detta?
Stä ng hel st inte av säk er het ss yst em en!
Så är vi säkra nu??
Säkerhetsrisker Reaktorhärden Kylvattensystemet Strukturella delar
Säkerhetsrisker Reaktorhärden Kylvattensystemet Strukturella delar Allting gjort av någon form av stål
Säkerhetsrisker Reaktorhärden Kylvattensystemet Strukturella delar Allting gjort av någon form av stål Påverkas av strålningen?
Säkerhetsrisker Reaktorhärden Kylvattensystemet Strukturella delar Experiment tar 60 år Allting gjort av någon form av stål Påverkas av strålningen?
Säkerhetsrisker Reaktorhärden Kylvattensystemet Strukturella delar Experiment tar 60 år Allting gjort av någon form av stål Påverkas av strålningen? DATORSIMULERINGAR
Datorsimuleringar
Datorsimuleringar
Vad gör jag då? Simulerar dislokationers rörelse i stål med hjälp av Molekyldynamik
Vad gör jag då? Simulerar dislokationers rörelse i stål med hjälp av Molekyldynamik
Molekyldynamik
Molekyldynamik Newton's andra lag: F = m * a
Molekyldynamik 50 K 1000 K
Dislokationer wtf?
Varför är dislokationer viktiga? Deras rörelse bestämmer de mekaniska egenskaperna i metaller
Varför är dislokationer viktiga? Med olika val av orenheter och bearbetningssätt kan man åstadkomma material med de rätta egenskaperna för ett specifikt ändamål Orenheterna fungerar som hinder för dislokationerna
Varför är dislokationer viktiga? Med olika val av orenheter och bearbetningssätt kan man åstadkomma material med de rätta egenskaperna för ett specifikt ändamål Orenheterna fungerar som hinder för dislokationerna Hindren kan även uppstå spontant p.g.a. strålning Viktigt i speciellt kärnkraftverk Stål kan förändras från duktilt till skört
Varför är dislokationer viktiga? Med olika val av orenheter och bearbetningssätt kan man åstadkomma material med de rätta egenskaperna för ett specifikt ändamål Orenheterna fungerar som hinder för dislokationerna Hindren kan även uppstå spontant p.g.a. strålning Viktigt i speciellt kärnkraftverk Stål kan förändras från duktilt till skört KAN HA FÖRÖDANDE EFFEKTER
Olika typer av hinder Vakanser och hålrum Extra atomer eller orenhets atomer Precipitat, material med annan stuktur eller komposition
Olika typer av hinder Vakanser och hålrum Extra atomer eller orenhets atomer Precipitat, material med annan stuktur eller komposition Kan orsakas av bestrålning
Olika typer av hinder Vakanser och hålrum Extra atomer eller orenhets atomer Precipitat, material med annan stuktur eller komposition Alla metaller har orenheter Kan orsakas av bestrålning
Olika typer av hinder Vakanser och hålrum Extra atomer eller orenhets atomer Precipitat, material med annan stuktur eller komposition Alla metaller har orenheter Kan orsakas av bestrålning Insatta orenheter som förbättrar egenskaperna
Vad exakt gör jag då? Studerar... Temperatur: 300 900 K Storlek: 1, 2 och 4 nm Typ: Hålrum, Karbider et.c. Struktur: Koherent, Fe3C och M23C6 Komposition: M = Fe eller Cr...effekt på nanostorleks precipitats påverkan på dislokationers rörelse
Simuleringsuppställning
Resultat från MD Styrkan av hindren Temperaturberoende Storleksberoende Strukturberoende
Resultat från MD Styrkan av hindren Temperaturberoende Storleksberoende Strukturberoende Mekanism för lossnandet Klättring över/under Bildande av Orowan-loops
Cementit precipitat 1 nm 2 nm
Orowan loop mekanismen
Vad kan man göra med dessa resultat Göra experiment på stål med de orenheter som verkar fungera bra. Göra simuleringar på större system
Experiment Klueh, RL; Shingledecker, JP; Swindeman, RW; Hoelzer, DT: J NUCL MATER, 341 (2-3): 103-114 MAY 15 2005
Discrete Dislocation Dynamics
Så är vi säkra nu??
Tack för Er uppmärksamhet! FRÅGOR???