Behörighetskrav

110 hp godkända kurser inom ett högskoleingenjörsprogram med inriktning maskinteknik, elektroteknik eller motsvarande samt Reaktorfysik.

Mål

Efter godkänd kurs ska studenten för lekman inom naturvetenskap övergripande kunna:

• redogöra för vilka krav som ställs på material inom svensk kärnkraft
• motivera de val som gjorts för material i samt utanför lättvattenreaktor (LWR) reaktortank
• motivera de val som gjorts för bränsle relaterade material (bränsle, cladding, styrstavar)
• motivera de val som gjorts för material relaterade till slutförvar (koppar, bentonit, urberg).

Dessutom ha gedigen kunskap om LWR-relaterad:

• material och materialproblematik
• vatten och vattenkemi
• materialskador
• kärnbränsle och bränslecykeln.

Innehåll

Kursen kommer att ur ett materialfysikperspektiv befästa centrala materialbegrepp, materialproblematik samt lösningar inom den Svenska nukleära energiteknologin. Eftersom vi i Sverige har lättvattenreaktorer (LWR) ingår även vattenavsnitt (kylning, moderator, absorbator) samt grundläggande vattenkemi (inkl. vattenrening och radiolys) som viktiga avsnitt i kursen.

Med utgångspunkt från de olika miljöer som finns i LWR kommer materialproblematik samt materialval att diskuteras. Speciellt järn-kol fasdiagram, stål, svetsningsproblematik, Ni-, Zr-, Cu-, Ti-, Mo-, Mg-, Al-legeringar, övriga material (icke-metalliska) samt framtidens material (GEN-IV materialproblematik).

Materialskador introduceras som ett resultat av de extrema miljöer som återfinns i LWR. Strål-, termiska-, mekaniska- och korrosionseffekter kommer att diskuteras. Vi fokuserar speciellt på korrosion (spalt-, galvanisk-, erosions- samt spänningskorrosion). Försprödningeffekter, effekterna av ett skyddande oxidskickt samt problematik relaterad till ytkontamination (crud) tas också upp.

Kärnbränsleavsnittet kommer att täcka: historik, konstruktion, materialproblematik och dagens lösningar. Detta inkluderar begrepp som jämn förbränning, värmeöverföring, svällning, termisk expansion, pellet cladding interaktion (PCI), bränsleskador men även styrstavar samt GEN-IV bränsle.

Kärnbränslecykeln där hanterandet av använt kärnbränsle är ett centralt avsnitt. Speciellt fokus på djupförvarslösningen där även avsnitt om kopparkorrosion, bentonit samt urberg ingår.

Studiebesök på bränslefabrik.

Undervisning

Föreläsningar, muntlig samt skriftlig presentation av grupparbete (seminarium), obligatoriskt studiebesök på Westinghouse bränslefabrik i Västerås.

Examination

Skriftlig tentamen vid kursens slut. Dessutom krävs godkänd muntlig presentation av grupparbete.