3D‑Rendering segmentierter dichter Kornbereiche und interkristalliner Poren in Nukleargraphit IG-110

Energiematerialien

Kernenergie

Eine emissionsfreie, saubere Energiequelle

Kernenergie ist die zweitgrößte kohlenstoffarme Energiequelle der Welt. Die Erforschung und Entwicklung nuklearer Technologien ist von entscheidender Bedeutung im Kampf gegen den Klimawandel. Sie werden dazu beitragen, bis 2050 das Ziel der Net-Zero-Kohlenstoffemission zu erreichen.

Kernenergie ist eine emissionsfreie, saubere Energiequelle, die sich ideal als Ergänzung anderer grüner Energietechnologien wie Solar- und Windkraft eignet. Neue Fortschritte im Hinblick auf Effizienz und Sicherheit machen die Kernenergie auch weiterhin zu einer brauchbaren Option für eine grünere Zukunft.

Auf die Materialcharakterisierung kommt es an

Bei der Stromerzeugung aus Kernenergie kommt es auf die Optimierung der Leistung bestimmter Materialien an. Graphit wird beispielsweise in Reaktorkernen eingesetzt, um die Reaktion zu moderieren und wenn erforderlich zu beenden. Die Eigenschaften und die Leistungsfähigkeit, die für diese wichtige Funktion benötigt werden, ergeben sich aus der Mikrostruktur des Graphits. Eigenschaften wie Tortuosität, Porenform, Anisotropie und Konnektivität können das Materialverhalten erheblich beeinflussen.

Allerdings gestaltet sich die Charakterisierung der Mikrostruktur äußerst komplex. Das Material weist einen höchst mehrskaligen und heterogenen Charakter auf und besteht aus sich wiederholenden Domänen mit unterschiedlichen mikrostrukturellen Eigenschaften. Die Porosität, Härte und Zusammensetzung von Nukleargraphit stellt Forscher ebenfalls vor Probleme, da es die FIB-Präparation erschwert und verlangsamt.

Fortgeschrittene Mikroskopie-Tools bieten Abhilfe

ZEISS bietet verschiedene Lösungen für die Charakterisierung von Kernmaterialien – um neue Wege für eine grünere Zukunft zu ebnen. LaserFIB, ein ZEISS FIB-SEM kombiniert mit einem Laser, ermöglicht eine schnelle Hochdurchsatz-Probenpräparation für hochauflösendes Imaging. Korrelative Analysen mit einem Röntgenmikroskope sind ebenfalls möglich.

Nächste Schritte

Erfahren Sie mehr über ZEISS Analysetools für Kernmaterialien.

Anwendungsbilder

Mikrosäule aus Graphit IG-110 nuklearer Qualität, vorbereitet für Röntgenmikroskopie im Nanobereich mit Xradia Ultra mit Laserabtrag im LaserFIB. Gesamtdauer des Materialabtrags: 13 Minuten.
3D‑Rendering segmentierter dichter Kornbereiche und interkristalliner Poren in Nukleargraphit IG-110, aufgenommen mit Xradia Versa-Röntgenmikroskop. Das interkristalline Porennetzwerk ist im Kugel-Stab-Modell rechts gezeigt, wobei die Kugeln die Porengröße und die Stäbe der Verbindungen zwischen den Poren darstellen.
Laser-präparierte Oberfläche einer 600er Legierung mit überlagertem EBSD-Mapping der laser-geschnittenen Oberfläche. Probe vorbereitet und abgebildet mit Crossbeam LaserFIB.
Virtuelle röntgenmikroskopische Schnittbilder eines TRISO-Ersatzbrennstoff-Partikels bei In-situ-Komprimierung im Xradia Versa mit Deben CT-5kN In-situ-Belastungseinheit. (Links) Partikelrisse beginnen im oberen und unteren Partikelbereich. (Rechts) Es kommt zu Sprödbruch der Deckschichten.