Thermal and Mechanical Characterization of Carbides for High Temperature Nuclear Applications

التوصيف الحراري والميكانيكي للكربيدات للتطبيقات النووية ذات درجات الحرارة العالية

Clicks: 179
ID: 267002
2021
Free PDF
Article Quality & Performance Metrics
Overall Quality
Not rated
Combines reader engagement with the AI quality analysis. This article has not been analysed, so there is no overall score — reader engagement is measured and shown alongside.
AI Quality Assessment
Not analyzed
Readership in this journal
Emerging

Ranked #640 of 812 articles by views in Materials (Basel, Switzerland)

Most read Least read

Bar heights use a square-root scale. Only the 120 most-read articles are drawn; the journal has 812 in total.

Mint this article as an NFT
Not yet minted

Create a permanent, verifiable on-chain record of this article on the Scimatic Network. The NFT is held in your Journament account, and you can withdraw it to your own wallet at any time.

5 SUSD one-off · no wallet required
Sign in to mint
Abstract
In the facilities for the production of Radioactive Ion Beams (RIBs) according to the Isotope Separation On-Line (ISOL) technique, a production target is typically impinged by a high-power primary beam, generating radioactive isotopes for basic research and technological applications. With the aim to guarantee an efficient extraction of the aforementioned isotopes, the production target must work in a high vacuum environment, at temperatures that are usually between 1600 °C and 2200 °C. Its main components are often characterized by intense temperature gradients and consequently by severe thermal stresses. Carbides are widely used for target manufacturing, and in this work a specific method for their thermal and mechanical characterization is presented and discussed. It is based on the comparison between experimental measurements and numerical simulations, with the introduction of the novel Virtual Thermoelastic Parameters approach for the structural verification procedure. High-performance silicon carbides (SiC) are taken as a reference to describe the method. Measured emissivity and thermal conductivity data are presented and discussed, together with the experimental estimation of material limitations for both temperature and stress fields. The aforementioned results can be promptly used for the design process of high-power ISOL targets.
في منشآت إنتاج حزم الأيونات المشعة (RIBs) وفقًا لتقنية فصل النظائر على الخط (ISOL)، يتعرض هدف الإنتاج عادةً لاصطدام حزمة أولية عالية القدرة، مما يُنتج نظائر مشعة لأغراض البحوث الأساسية والتطبيقات التكنولوجية. وبهدف ضمان استخلاص فعال للنظائر المذكورة، يجب أن يعمل هدف الإنتاج في بيئة ذات تفريغ عالٍ، وعند درجات حرارة تتراوح عادةً بين 1600 و2200 درجة مئوية. وغالبًا ما تتسم مكوناته الرئيسية بتدرجات حرارية شديدة، يترتب عليها نشوء إجهادات حرارية قاسية. تُستخدم الكربيدات على نطاق واسع في تصنيع هذه الأهداف، ويُقدَّم في هذا العمل ويُناقش أسلوب محدد لتوصيفها الحراري والميكانيكي؛ حيث يعتمد على المقارنة بين القياسات التجريبية والمحاكاة العددية، مع تقديم نهج "المعاملات المرنة-الحرارية الافتراضية" (Virtual Thermoelastic Parameters) المبتكر لإجراء التحقق الإنشائي. وقد اتُّخذت كربيدات السيليكون (SiC) عالية الأداء كمرجع لوصف هذا الأسلوب. كما تُعرض وتُناقش بيانات الانبعاثية والتوصيلية الحرارية المقاسة، بالإضافة إلى التقدير التجريبي للمحددات الفيزيائية للمادة لكلٍّ من مجالي درجات الحرارة والإجهاد. ويمكن الاستفادة من النتائج المذكورة مباشرةً في عملية تصميم أهداف تقنية ISOL عالية القدرة.
Reference Key
manzolaro2021materialsthermal Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors Mattia Manzolaro;Stefano Corradetti;Michele Ballan;Riccardo Salomoni;Alberto Andrighetto;Giovanni Meneghetti;Manzolaro, Mattia;Corradetti, Stefano;Ballan, Michele;Salomoni, Riccardo;Andrighetto, Alberto;Meneghetti, Giovanni;
Journal Materials (Basel, Switzerland)
Year 2021
DOI
10.3390/ma14102689
URL
https://doi.org/10.3390/ma14102689
Keywords
mechanical characterization high temperature temperature gradient high-power beam thermal characterization carbide

Citations

No citations found. To add a citation, contact the admin at info@scimatic.org

Comments

No comments yet. Be the first to comment on this article.