20.500.12556/RUL-174053 Chromium-coated accident tolerant fuel: characterisation and modelling of its oxidation Jedrsko gorivo z zaščitnim slojem kroma za povečano odpornost na nesreče: karakterizacija in modeliranje oksidacije As a critical aspect for nuclear reactors design, ensuring safety is a critical, particularly if a Severe Accident were to occur, where core degradation can lead to dangerous consequences. These include hydrogen generation (potentially causing explosions within the containment building) and loss of containment integrity (which may result in the release of fission products into the environment). Accident Tolerant Fuels have emerged as a promising solution to improve fuel performance and mitigate accident progression. This thesis aims to research on the thermodynamic behaviour, oxidation kinetics, and failure mechanisms of chromium-coated zirconium-based cladding- a leading ATF candidate for replacing conventional nuclear fuels in a near future. For the current work, the cr_igb model was developed to simulate the oxidation behaviour of Cr-coated ATF fuel rods under high-temperature steam conditions. The model was developed and implemented using experimental data to quantify oxidation kinetics, eutectic mixture formation, and associated hydrogen and heat production rates. The results demonstrate that chromium coatings effectively reduce oxidation rates, delay heat generation, and enhance cladding structural integrity. However, at temperatures exceeding 1313°C, Cr-Zr interdiffusion leads to the formation of brittle intermetallic phase, which may compromise mechanical integrity of the cladding. The results and conclusions of this thesis contribute to ongoing research on ATF technologies by providing a model for assessing the behaviour of Cr-coated Zr-based cladding. Glede na to, da je varnost ključnega pomena pri načrtovanju jedrskih reaktorjev, je še posebej pomembna v primeru hude nesreče, kjer lahko razgradnja jedra povzroči nevarne posledice. Med njimi so nastajanje vodika (kar lahko povzroči eksplozije v zadrževalnem hramu) in izguba celovitosti zadrževalnega hrama (kar lahko povzroči sproščanje cepitvenih produktov v okolje). Gorivo, odporno na nesreče (ATF), se je pojavilo kot obetavna rešitev za izboljšanje delovanja goriva in ublažitev napredovanja nesreč. Namen tega magistrskega dela je raziskati termodinamično vedenje, kinetiko oksidacije in mehanizme odpovedi cirkonijeve obloge s prevleko kroma, ki je vodilni kandidat za nadomestitev konvencionalnega jedrskega goriva v bližnji prihodnosti. Za potrebe tega dela je bil razvit model cr igb za simulacijo vedenja oksidacije gorivnih palic ATF s prevleko kroma v pogojih pare pri visokih temperaturah. Model je bil razvit in implementiran z uporabo eksperimentalnih podatkov za kvantifikacijo kinetike oksidacije, nastajanja evtektične zmesi ter s tem povezanih stopenj proizvodnje vodika in toplote. Rezultati kažejo, da kromove prevleke učinkovito zmanjšujejo stopnje oksidacije, zakasnijo nastajanje toplote in izboljšajo strukturno celovitost obloge. Vendar pa pri temperaturah, ki presegajo 1313 °C, interdifuzija Cr-Zr povzroči nastanek krhke intermetalne faze, kar lahko ogrozi mehansko celovitost obloge. Rezultati in zaključki tega magistrskega dela prispevajo k tekočim raziskavam tehnologij ATF z zagotavljanjem modela za ocenjevanje vedenja cirkonijeve obloge s prevleko kroma. nuclear engineering nuclear reactors nuclear safety accident tolerant fuels chromium coatings oxidation jedrska tehnika jedrski reaktorji jedrska varnost gorivo odporno na nesreče kromove prevleke oksidacija true false false I. G. Bravo Angleški jezik Slovenski jezik Magistrsko delo/naloga 2025-09-26 10:16:21 2025-09-26 10:16:22 2025-11-17 03:57:13 0000-00-00 00:00:00 2025 0 Lappeenranta 2025 Lappeenranta 1 spletni vir (1 datoteka PDF (XII, 80, XVIII str.)) 0000-00-00 NiDoloceno NiDoloceno NiDoloceno 0000-00-00 0000-00-00 0000-00-00 621.039.58 250575107 https://lutpub.lut.fi/handle/10024/170150 1 e63270dc-9ab0-11f0-9328-0050569b8976 https://repozitorij.uni-lj.si/Dokument.php?lang=slv&id=218797 Ivan_Gabriel_Bravo.pdf Ivan_Gabriel_Bravo.pdf 1 3C9A3255B27276314CB9D17F20B0B963 8edaf38b8519d2bbc921196891baad7b07dc7896d8e134cff54539eb9f396cd0 f6deeb3f-9ab1-11f0-9328-0050569b8976 https://repozitorij.uni-lj.si/Dokument.php?lang=slv&id=218798 Fakulteta za matematiko in fiziko 0 0 0