Materiale nucleare și coroziune

Proprietăți Termomecanice și Analize Microstructurale

Activități

• Analiza microstructurală prin tehnici de microscopie optică, electronică de baleiaj (SEM) și spectrometrie de raze X cu dispersie după energie, a materialelor metalice și ceramice;
• Teste termo-mecanice pe materiale metalice,  ceramice și compozite în intervalul de temperatură 20 ÷ 1000^oC (tracțiune, fluaj, ciclaj, mecanica ruperii);
• Teste de explozie pe tuburi cu pereți subțiri la temperatura camerei;
• Analize de conținut de hidrogen și oxigen pe probe din oțel și aliaje pe baza de titan și zirconiu;
• Hidrurarea probelor din materiale structurale nucleare;
• Teste de solicitare uniaxială (tracțiune de tip SSRT și fluaj) în mediu de plumb topit.

Cooperarea cu IAEA – Viena și proiecte europene

• CRP 17519 – Predicția fluajului axial și radial în tuburile de presiune HWR;
• CRP 16705 – Materiale nucleare structurale preselectate pentru reactoare nucleare avansate;
• FP7 MatISSE – GA 604862: Inovații ale materialelor pentru o industrie nucleară sigură și sustenabilă în Europa;
• GEMMA (GEneration iv Materials Maturity), GA 755269, în cadrul EERA AISBL (JPNM – SP1 ESNII și SP2 Inovative steels);
• PATRICIA (Partitioning And Transmuter Research Initiative in a Collaborative Innovation Action), GA 945077.

Realizări importante

• Expertiză în analiza de defectare și diagnoza componentelor degradate de la CNE Cernavodă;
• Realizarea de dispozitive experimentale pentru teste de tracțiune în plumb topit;
• Teste de tracțiune pe materiale structurale de generație IV, în mediu de plumb topit;
• Activități științifice în proiecte internaționale: MATISSE, IAEA CRP, GEMMA.

Coroziune

Activități

• Teste de coroziune la temperaturi și presiuni ridicate în regim static și dinamic, în condiții de operare specifice reactorului CANDU;
• Investigarea mecanismelor de eliberare, transport și depunere a produșilor de coroziune în circuitele de transfer termic ale centralei CANDU;
• Analiza componentelor corodate din instalații nucleare, identificarea cauzelor și stabilirea măsurilor de diminuare/prevenire a fenomenelor de coroziune;
• Studii privind coroziunea microbiologică în instalații nucleare;
• Elaborare proceduri în conformitate cu standardele naționale și internaționale pentru aplicarea unor metode noi de analiza;
• Teste de coroziune  în mediu de plumb lichid;
• Teste de coroziune în mediu de apă la temperaturi supercritice;
• Participare în proiecte internaționale, în domeniul testării la coroziune a materialelor structurale pentru reactori nucleari de GEN III și IV (proiecte H2020 – MEACTOS, ECC-SMART).

Realizări importante

• Testarea la coroziune fisurantă sub sarcină în regim dinamic a probelor din Inconel 182 și oțel 316L la temperaturi și presiuni ridicate (288⁰C,  90bar, 2ppm O dizolvat) cu diferite viteze de tracțiune în cadrul proiectului MEACTOS  H2020;
• Identificarea principalelor tipuri de degradări specifice tubulaturii generatorului de abur;
• Identificarea cauzelor și condițiilor de apariție a coroziunii fisurante sub sarcină pe tubulatura generatorului de abur;
• Determinarea grosimii de strat a oxizilor și acoperirilor protectoare pe probe metalice (beneficiar S.C.METIGLA SRL)
• Calificarea la coroziune a probelor sudate din oțeluri duplex, conform ASTM G-48 (beneficiar SC DAMEN )
• Recomandări de minimizare a efectelor coroziunii microbiologice în sistemele răcite cu apa brută de la CNE Cernavodă;
• Identificarea comportării la coroziune în mediu de Pb lichid, a oțelurilor 15Cr15Ti și 316L.

Laborator notificat CNCAN-LADICON

Laboratorul de Analiză și Diagnoză Componente Metalice Corodate în Instalații Nucleare (LADICON) face parte din secția Materiale Nucleare și Coroziune și are ca obiective principale:

• analiza componentelor metalice degradate utilizând metode de încercare și caracterizare specifice pentru identificarea cauzelor
• identificarea soluțiilor tehnice de diminuare/prevenire a fenomenelor de degradare,
• evaluarea comportării la coroziune a materialelor metalice în diferite medii.

Asigurarea calității încercărilor în cadrul LADICON se realizează în conformitate cu cerințele standardului SR EN ISO/CEI 17025, cu cerințele clienților și ale autorităților de reglementare în domeniu (CNCAN București). Laboratorul este notificat ca laborator de încercări prin Notificarea CNCAN nr. LI-04_LADICON /2020.

Metode de încercare/analiză

• Determinarea susceptibilității la coroziune generalizată și localizată prin analiza gravimetrică și teste chimice accelerate;
• Analiza prin microscopie metalografică a componentelor metalice (măsurare grosime strat oxizi/depuneri organice/depuneri ceramice, determinare mărime medie de grăunte, determinare incluziuni nemetalice)
• Determinarea susceptibilității la coroziune a materialelor structurale prin metode electrochimice (variația potențialului de coroziune, polarizare liniară și polarizare ciclică);
• Identificarea compoziției de fază prin difracție de raze X (analiza calitativă și cantitativă pe materiale policristaline, investigarea straturilor subțiri, determinarea dimensiunii de cristalit și a microtensiunilor, analiza cantitativă a tensiunilor interne, difracție de raze X la incidență razantă, microdifracţie).

Realizări importante

• Identificare prin analize de difracție de raze X a compoziției chimice și a stării cristaline a produșilor de coroziune de pe filtrele Milipore (beneficiar CNE Cernavodă)
• Analize de defectare prezon capac culbutori de la un motor diesel de la U1 Cernavodă  
• Elaborare metode chimice accelerate: Determinarea temperaturii minime critice de inițiere a coroziunii în crevasa pentru oțeluri inoxidabile; Determinarea susceptibilității la coroziune intergranulară a îmbinărilor sudate 
• Teste electrochimice de determinare a vitezelor de coroziune a materialelor metalice (beneficiar CNE  Cernavodă)
• Analize prin microscopie metalografică (beneficiari U1 CNE- Cernavodă; SC METIGLA SRL)
• Teste chimice accelerate de identificare a coroziunii pitting (beneficiar Societatea Șantierul Naval DAMEN SA, Galați)

Combustibili nucleari

Activități

• Fabricarea de discuri de iridiu, care vor fi folosite ca ținte de iradiere în reactorul TRIGA și, ulterior ca surse radioactive închise de Ir¹⁹², utilizate pentru radiografie industrială.
• Activități experimentale de cercetare, privind îmbătrânirea structurilor anvelopei de beton.
• Evaluarea comportării la oxidare a combustibilului de dioxid de uraniu în condiții de accident sever.
• Studii experimentale pentru dezvoltarea combustibililor de tip nitrura prin metoda hidrurare-nitrurare.
• Teste de interacțiune combustibil- agent de răcire pentru reactoarele LFR.
• Fabricația pulberii de oxid mixt de toriu și uraniu prin metoda chimică.
• Fabricarea de pastile de oxid mixt de toriu și uraniu.
• Fabricarea de pastile  de UO₂ cu grad de îmbogățire de 1÷10% ²³⁵U.
• Fabricarea baghetelor combustibile pe bază de uraniu slab îmbogățit prin metoda  metalurgiei pulberilor.
• Recuperarea uraniului sub formă de UO₂ din produsele secundare rezultate la fabricația baghetelor combustibile.
• Realizarea unei instalații pentru sudarea elementului combustibil experimental ECE-LEU.
• Determinarea parametrilor optimi de sudare prin analiza structurală și determinarea proprietăților mecanice.
• Proiectarea și realizarea unei incinte de vidare a ECE-LEU.
• Studii și cercetări experimentale privind stocarea izotopilor de hidrogen sub forma de hidrură metalică.

• Cercetări referitoare la îmbunătățirea cunoștințelor privind managementul tritiului în domeniul fisiunii nucleare.
• Participare la proiecte internaționale, în domeniul managementului tritiului în domeniul fisiunii și fuziunii nucleare (proiect H2020- TRANSAT).

Realizări importante

• Fabricarea elementelor combustibile experimentale instrumentate destinate iradierii în reactorul TRIGA ICN.
• Fabricarea de discuri de iridiu.
• Obținerea aliaje U-Zr cu conținut diferit de Zr.

Persoana de contact: CS III Dorel Benga, e-mail: dorel.benga@nuclear.ro