Druckbehälter-Schweißnähte von Kernreaktoren: Eine kritische und historische Übersicht über Mikrostrukturen, mechanische Eigenschaften, Bestrahlungseffekte und zukünftige Möglichkeiten

Der Druckbehälter eines Kernreaktors (RPV) ist die kritischste Druckgrenze und Sicherheitsstruktur in einem Kernkraftwerk, da er den Reaktorkern und das Kühlmittel enthält. RPVs, die aus niedriglegiertem Stahl gefertigt sind, sind bei moderaten Temperaturen Bestrahlungsschäden ausgesetzt und erfahren somit eine Bestrahlungsversprödung im Betrieb. Seit den 1960er Jahren haben kommerzielle Reaktordesigns und der Bau versucht, Schweißnähte im Gürtelbereich der RPVs zu minimieren, um die extremere Bestrahlungsversprödung in diesen Lichtbogen-Schweißnähten zu begrenzen. Doch jüngste Fortschritte in der Schweißtechnik, zusammen mit langen Vorlaufzeiten und astronomischen Kosten für einphasige RPVs, haben die Nuklearindustrie dazu veranlasst, die RPV-Schweißnähte zu überdenken. Um verbesserte RPV-Schweißnähte zu entwerfen und bereitzustellen, muss ein wissenschaftliches Verständnis ihrer Struktur-Eigenschafts-Beziehungen erlangt werden. Viele Studien berichten jedoch nur über Mikrostruktur oder mechanische Eigenschaften, was ein rigoroses mechanistisches Verständnis behindert. Darüber hinaus ermöglichen Daten zur Bestrahlungsversprödung von RPV-Schweißnähte den Forschern, das Risiko von RPV-Schweißnähte genauer zu bewerten und moderne RPV-Schweißnähte mit verbesserter Bestrahlungsstabilität und struktureller Integrität zu entwerfen.