nUKLEAR
DIL und TMA in der Nuklearindustrie
Dimensionsstabilität unter thermischer Belastung
NETZSCH Geräte werden weltweit in Forschungsinstituten, in der Industrie und in staatlichen Laboratorien eingesetzt, um das thermische Verhalten, die Stabilität und die thermophysikalischen Eigenschaften von Kernmaterialien unter kontrollierten und reproduzierbaren Bedingungen zu untersuchen.
Wärmeausdehnung und Dimensionsstabilität sind entscheidende Faktoren für Kernmaterialien, die während des Betriebs, beim Anfahren, Abschalten oder bei Unfällen Temperaturschwankungen ausgesetzt sind.
NETZSCH TMA- und DIL-Systeme ermöglichen die präzise Messung von:
- Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE)
- Längenänderungen während des Aufheizens und Abkühlens
- Phasenbezogene dimensionale Effekte
- Sinter- und kriechbedingte Verformungen
Diese Messungen sind unerlässlich für:
- die Bewertung der Wechselwirkungen zwischen Brennstoff und Hülle
- die Beurteilung der Kompatibilität von Materialkombinationen
- das Verständnis der thermischen Spannungsentwicklung
- die Unterstützung von Lebensdauer- und Sicherheitsbewertungen
Dank ihrer robusten Konstruktion, Hochtemperaturtauglichkeit und präzisen Verformungsmessung liefern die TMA- und DIL-Geräte von NETZSCH zuverlässige Daten für die Forschung und Qualifizierung von Kernmaterialien.
DIL
Mit NETZSCH Dilatometern lassen sich die lineare Wärmeausdehnung, Phasenübergänge und das Sinterverhalten über einen weiten Temperaturbereich genau bestimmen.
Dilatometrie wird häufig zur Charakterisierung von Kernbrennstoffen, Hüllmaterialien, Strukturlegierungen, Keramiken und Graphit eingesetzt. Das Verfahren unterstützt die Materialqualifizierung durch zuverlässige Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE), die für die Bewertung der Materialverträglichkeit, thermomechanischer Spannungen und Dimensionsstabilität während des Betriebs von entscheidender Bedeutung sind.
NETZSCH Dilatometer liefern reproduzierbare, hochauflösende Ausdehnungsdaten unter kontrollierten Bedingungen und unterstützen so Konstruktionsberechnungen, Sicherheitsbewertungen und Lebensdauerprognosen während des gesamten Kernbrennstoffkreislaufs.
TMA
Unsere thermomechanischen Analysatoren (TMA) erweitern die Dimensionsanalyse durch die Kombination von kontrollierten Temperaturprogrammen mit definierter mechanischer Belastung. Dadurch eignet sie sich besonders für die Untersuchung von Verformung, Kriechverhalten, Erweichung, Schrumpfung und thermomechanischer Stabilität von kerntechnisch relevanten Materialien.
Typische Anwendungen umfassen die Analyse von Polymeren, Verbundwerkstoffen, Keramiken und Strukturwerkstoffen, die in nuklearen Systemen verwendet werden, wo Materialien sowohl thermischen als auch mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Die TMA ermöglicht die Bewertung von Dimensionsänderungen unter Belastung und liefert wertvolle Erkenntnisse über das Materialverhalten unter betriebsrelevanten Bedingungen.
Durch die Unterstützung einer präzisen thermomechanischen Charakterisierung tragen NETZSCH TMA-Systeme zur Materialauswahl, Leistungsbewertung und sicherheitsrelevanten Konstruktionsentscheidungen in der Kernforschung und -industrie bei.
Thermische Ausdehnung
Je nach Material und Temperatur kann die thermische Ausdehnung aus Gitter-, elektronischen, magnetischen und Leerstellen-/Zwischenraumkomponenten bestehen.
Daten zur thermischen Ausdehnung sind sowohl für die Konstruktion von Reaktoren als auch für die Brennstoffen von entscheidender Bedeutung. Sie sind beispielsweise erforderlich für die Quantifizierung von:
- Brennstoffquellung während der Bestrahlung
- Kompatibilität von Brennstoff und Beschichtung (z. B. UO2/Graphit/SiC oder ZrC)
- Abrieb und Korrosion der Beschichtung/Substrat-Kompatibilität
- Verdichtung während des Sinterns
- Wärmeausdehnungskoeffizienten
- Volumenänderung während des Schmelzens/Erstarrens
- Schüttdichte
… und, wie bereits erwähnt, können die Daten zur Bestimmung der Solidus- und Liquidustemperaturen verwendet werden. Die mit Abstand vielseitigste, genaueste und wirtschaftlichste Technik zur Messung der thermischen Ausdehnung ist die Schubstangen-Dilatometrie. Dilatometer eignen sich auch gut für Arbeiten in Gloveboxen/Heißzellen (sogenannte Hot Cells).
Nukleare Sicherheit, Leistungs- und Materialforschung
NETZSCH Analysieren & Prüfen bietet bewährte thermische Analyselösungen, die die Kernforschung, Brennstoffentwicklung, Sicherheitsbewertung und Materialqualifizierung unterstützen. Unsere Geräte werden weltweit in Forschungsinstituten, in der Nuklearindustrie und in staatlichen Laboren eingesetzt, um das thermische Verhalten, die Stabilität und die thermophysikalischen Eigenschaften von Kernmaterialien unter kontrollierten und reproduzierbaren Bedingungen zu untersuchen.
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