Strålsäkerhetsmyndighetens perspektiv
Bakgrund
Reaktortankstål påverkas av neutronbestrålning så att omslagstemperaturen, omslag från sprött till segt brott, ökar och att segheten i det sega området minskar med ökad grad av bestrålning. För att kunna prediktera framtida försprödningsgrader har så kallade trendkurvor utarbetats med vars hjälp en förväntad framtida omslagstemperatur kan beräknas bl.a. beroende på reaktortankmaterialets sammansättning och erhållen fluens. För att verifiera dessa antaganden finns också provstavar placerade i tanken som vid vissa tidpunkter tas ut för provning, så kallad surveillance-provning. Under ett antal år har det dock framförts farhågor att reaktortankmaterial med höga nickel- och manganhalter löper risk för en snabbt ökande försprödningsgrad i slutet av livstiden, vilket inte förutspås av befintliga trendkurvor. På senare tid har det framförts teorier om att denna effekt kan orsakas av så kallade instabila matrisdefekter vilka initialt påverkar de mekanismer som bidrar till försprödningen av reaktortankstålet. Forskningsuppdraget syftade till att studera förekomsten av instabila matrisdefekter i material som är representativt för de svenska kärnreaktorerna.
Resultat
Studien har fokuserat på undersökningar av låglegerade stål i de svenska reaktortankarnas svetsar. I studien inkluderades totalt fem olika materialtillstånd motsvarande fem olika bestrålningsnivåer av samma svetsgods. Experiment, där materialens hårdhet använts som analyserad egenskap, samt hög-förstorande mikrostrukturella undersökningar har genomförts där slutsatsen, baserat på hårdhetsmätningarna och avsaknaden av återhämtning av egenskaperna, är att icke-stabila matrisdefekter inte kan detekteras i de låglegerade svetsgods med höga nickel-, mangan- och kiselhalter som är karaktäristiska för de svenska reaktorerna. De mikrostrukturella undersökningarna som genomförts med hjälp av atom-sondstomografi, APT, har bidragit till förståelse avseende storlek, storleksfördelning och upplösning av de kluster som bildats i materialets mikrostruktur under neutronbestrålning av svetsgodsen. Klustren består huvudsakligen av nickel, mangan, kisel och koppar.
Relevans
Resultaten ger ökad insikt i åldringsbeteendet hos låglegerade svetsgods med höga nickel-, mangan- och kiselhalter som är karaktäristiska för de svenska reaktorerna. Studien har genererat viktig kunskap och information som SSM kan använda vid framtida bedömningar i samband med långtidsdrift (LTO) av befintliga reaktorer.