Preskoči na glavno vsebino

Materiali v jedrski tehniki

2024/2025
Program:
Magistrski študijski program 2. stopnje Jedrska tehnika
Letnik:
1 ali 2 letnik
Semester:
drugi
Vrsta:
izbirni
ECTS:
6
Jezik:
slovenski
Nosilec predmeta:
Ure na teden – 2. semester:
Predavanja
2
Seminar
0
Vaje
2
Laboratorij
0
Pogoji za vključitev v delo oz. za opravljanje študijskih obveznosti

Vpis v letnik. Poznavanje snovi predmeta Reaktorska tehnika in energetika.
Opravljeni kolokviji ali pisni izpit je pogoj za opravljanje ustnega izpita.

Vsebina

Uvod v materiale
Zgodovinski pregled in razvrstitev materialov. Materiali za konvencionalne komponente. Jedrski materiali
Kristalne strukture
Osnovne celice. Millerjevi indeksi. Ionske trdnine
Kristalne napake
Točkaste napake. Linijske napake (dislokacije). Meje med zrni. Praznine v kristalu.
Difuzija
Mikroskopska slika difuzije. Makroskopska slika difuzije. Difuzija v ionskih trdninah.
Mehanske lastnosti snovi
Napetost in raztezek. Elastična deformacija. Plastična deformacija. Zdrs.
Dislokacije in utrujanje materiala.
Odpoved materiala
Žilavi lom. Krhki lom. Ciklično utrujanje. Lezenje.
Fazni diagrami
Ravnovesja med fazami. Fe-C fazni diagram. UO2 fazni diagram.
Korozija
Elektrokemični potencial. Hitrost korozije. Vpliv okolja. Preprečevanje korozije. Erozija - korozija
Jedrsko gorivo
Razvoj mikrostrukture goriva z obsevanjem. Temperaturni profil v gorivni palici. Nabrekanje goriva zaradi cepitvenih produktov. Sproščanje cepitvenih plinov.
Sevalne poškodbe v materialih
Dinamika trkov med atomi. Izračun števila izbitij. Plaz izbijanja.
Makroskopski sevalni pojavi
Povečanje krhkosti in trdote. Nabrekanje in lezenje.

Temeljni literatura in viri
  1. W. D. Callister, Materials Science and Engineering, Wiley, 2003.
  2. D. R. Olander, Fundamental Aspects of Nuclear Reactor Fuel Elements, TID-26711-P1, NTIS, 1976.
  3. B.D. Wirth, Nuclear Materials, http://iron.nuc.berkeley.edu/%7Ebdwirth/Public/NE120/ne120.html
Cilji in kompetence

Osnovno znanje o lastnostih in obnašanju snovi ter o vplivih sevanja na spremembe lastnosti snovi. Aplikacija in sinteza znanja termodinamike, fizike trdne snovi in sodelovanja sevanja s snovjo za razumevanje lastnosti snovi. Sposobnost reševanja problemov materialov v jedrski tehniki.

Predvideni študijski rezultati

Znanje in razumevanje Osnovno znanje strukture snovi ter mehanizmov vpliva sevanja na snov.
Razumevanje povezave med mikroskopsko strukturo snovi in makroskopskimi lastnostmi.
Uporaba Pridobljeno znanje omogoči razumevanje obnašanja konstrukcijskih in drugih materialov v jedrski tehniki ter zavedanje omejitev pri uporabi različnih snovi.
Refleksija Povezava in uporaba teorije trdne snovi, termodinamike, jedrske fizike v uporabno znanje.
Prenosljive spretnosti - niso vezane le na en predmet Povezovanje različnih disciplin teoretične fizike, razumevanje tehnološke uporabe snovi v jedrski tehniki.

Metode poučevanja in učenja

Predavanja, računske vaje, seminarsko delo, domače naloge, posvetovanja. Del vsebin bo podan v obliki e-pouka, učenja na daljavo in z vključevanjem v aktualne znanstveno-raziskovalne projekte.

Načini ocenjevanja

pisni izpit
ustni izpit
ocene: 5 (negativno), 6-10 (pozitivno) (po Statutu UL)

Reference nosilca

Leon Cizelj
1. SIMONOVSKI, Igor, CIZELJ, Leon. Cohesive element approach to grain level modelling of intergranular cracking. Engineering fracture mechanics, ISSN 0013-7944. [Print ed.], sep. 2013, vol. 110, str. 364-377, doi: 10.1016/j.engfracmech.2013.05.011 [COBISS-SI-ID 26794279]
2. SIMONOVSKI, Igor, NILSSON, Karl-Fredrik, CIZELJ, Leon. The influence of crystallographic orientation on crack tip displacements of microstructurally small, kinked crack crossing the grain boundary. Computational materials science, ISSN 0927-0256. [Print ed.], 2007, vol. 39, no. 4, str. 817-828 [COBISS-SI-ID 20743207]
3. CIZELJ, Leon, SIMONOVSKI, Igor. Microstructurally short cracks in polycrystals described by crystal plasticity, (Materials science and technologies). New York: Nova Science Publishers, cop. 2010. XII, 77 str., ilustr. (nekaj barv.). ISBN 978-1-61668-811-0. ISBN 1-61668-811-4 [COBISS-SI-ID 24131367]