Kvalifikace a hodnocení aditivně vyrobených ocelí pro jaderné reaktory

Abstract

Diplomová práce se zabývá kvalifikací a hodnocením aditivně vyrobené oceli pro použití v oblasti jaderného průmyslu. Hlavním cílem práce bylo prověřit schopnosti technologie přímé energetické depozice pro výrobu austenitické nerezové oceli 316L vystavené podmínkám jaderného reaktoru. Práce tak zahrnuje rešeršní i praktickou část s experimentálním měřením. Rešeršní část práce je věnována současnému stavu bádání a využití aditivních technologií v jaderném průmyslu včetně jejich potenciálního budoucího využití. Dále byl kladen důraz na popis experimentálních technik stanovení materiálových vlastností se vztahem k použitým metodám v praktické části práce. V rámci experimentálního měření byly provedeny mechanické zkoušky a analýza mikrostruktury neozářeného i ozářeného materiálu. Výsledky pak ukázaly, že aditivně vyrobená ocel 316L má srovnatelné a v některých případech lepší materiálové vlastnosti oproti konvenční výrobě. Na závěr byl proveden experiment stanovení zbytkového napětí v opravě oceli pomocí přímé energetické depozice, a to užitím metody neutronové difrakce jejíž výsledky jsou v dobré shodě s připraveným modelem pomocí metody contour cut.

The diploma thesis focuses on the qualification and evaluation of additively manufactured steel for applications in the nuclear industry. The main objective of the thesis was to examine the capabilities of laser direct energy deposition technology for the production of austenitic stainless steel 316L exposed to the conditions of a nuclear reactor. The thesis includes both a research and a practical part with experimental measurements. The research part is dedicated to the current state of research and the use of additive manufacturing technologies in the nuclear industry, including their potential future applications. An emphasis was also placed on the description of experimental techniques for determining material properties in relation to the methods used in the practical part of the thesis. In the experimental measurements, mechanical tests and microstructure characterization of both unirradiated and irradiated material were performed. The results showed that additively produced steel 316L has comparable and, in some cases, better material properties than conventionally produced steel. Finally, an experiment was conducted to determine residual stress using the neutron diffraction method, and the results agree well with the prepared contour cut model.