Mechanical Testing and Characterization of Proposed Copper Materials for the Disposal of Used Nuclear Fuel Waste
Notice bibliographique
Résumé
For permanent and safe storage of Canada’s used nuclear fuel, it is proposed to contain and emplace the used fuel bundles in a deep underground repository where they will remain for long term storage. The used fuel containers (UFCs), made of copper-plated steel, must be designed and manufactured to be robust under diverse environmental conditions, including applied loads. In the analysis of proposed copper coatings of UFCs reported here, five types of material manufacturing and processing methods for the copper were examined within two main categories: electrodeposited (ED) or cold-sprayed (CS). Testing included scanning electron microscopy (SEM) and electron backscatter diffraction (EBSD) imaging, tensile tests, and micro-computed tomography (MicroCT). The findings presented in this thesis highlight the significant impact of heat treatment on the mechanical properties of CS material, markedly reducing porosity and internal defects compared to the as-sprayed (AS) state. While electrodeposition yields a minimally porous copper structure, the composition of the electrodeposition bath influences mechanical behavior during straining. EBSD analysis of CS-AS material was constrained by high grain boundary proportions and heavily deformed grains, with annealing enhancing grain size uniformity. The material retained a mix of brittle and ductile fracture characteristics post-heat treatment at either 350 or 600°C. Porosity distribution was heterogeneous across CS samples, with annealing notably reducing identifiable porosity. SEM imaging revealed sub-micrometer pores on fracture surfaces, particularly at pore-particle interfaces. In uniaxial tensile tests on an interfacial sample, no delamination or significant localized strain occurred along the interface, demonstrating uniform behavior with necking observed through SEM imaging. This suggests the ductility of copper enables it to deform to match the steel under uniaxial strain, reducing delamination risk and maintaining protection during deformation. Moreover, the study highlights the influence of hydrogen content on material elongation tolerance, with ED-Acid samples exhibiting earlier failure compared to ED-Pyrophosphate tests. Fracture surface analysis revealed small-scale porosity in all failed samples, with digital image correlation mapping providing valuable insights into bulk behavior and fracture localization.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».