The Nanoscale Microstructure and Mechanics of the Oxide Formed on Zr-2.5Nb Alloy Exposed to High-Temperature Water
Notice bibliographique
Résumé
Zr-2.5Nb alloy is used in Canada Deuterium Uranium (CANDU®) reactors as a pressure boundary material for pressure tubes (PT). Understanding the degradation of PT during service is crucial for ensuring the safe and long-term operation of reactors. In this research, a comprehensive characterization of the oxide formed on Zr-2.5Nb alloy in simulated primary water conditions was conducted. This thesis aims to provide insights into the underlying degradation mechanisms in both irradiated and non-irradiated materials. The difference in corrosion resistance between the irradiated and non-irradiated samples is strongly linked to Nb-rich precipitates in α-Zr. Irradiation altered the oxide microstructure,\nresulting in sporadically distributed equiaxed-columnar grains with isolated nanopores. Micropillar compression data of the oxide layer revealed that the elastic modulus of the oxide layer is dependent on the nature and type of defects present in the oxide layer. The failure mode in the oxide layer is brittle. Furthermore, the observed failure mode is mixed - intergranular and transgranular - in the oxide. As the exposure time increases, the nanopore density within the oxide layer increases and the defect density at the water-oxide interface is higher than at the metal-oxide interface. These defects are micro- and nanoporosity and microcracks that effectively control the oxidation tendency of Nb in the\noxide layer with +5, +4, +2 and partially oxidized states present in the oxide layer. The deuterium transport through the oxide layer directly correlates with the defect density. The concentration of deuterium is highest at the water-oxide interface and lowest at the metal-oxide interface. This correlates with a change in defect density and Nb oxidation state, which also decreases between these interfaces.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».