Grant: Alliance Grants

Our research will enhance the understanding of how materials behave under extreme conditions in the context of next-generation nuclear reactors called Small Modular Reactors (SMRs). The project will involve a combination of experimental and computational efforts. On the computational side, we will focus on improving a computer code called the kinetic Activation Relaxation Technique. This code simulates how materials respond to radiation damage over timescale inaccessible to traditional codes more commonly used by the scientific community. A team from Queen's and Université de Montréal will rewrite the code to make it more versatile and user-friendly. This will help us understand long-term behavior of materials in SMRs, therefore potentially accelerating their qualification process. On the experimental side, at Queen's University, we will conduct experiments using proton irradiation to study the effects on various materials. We will analyze the samples' microstructure and mechanical properties using advanced techniques, and validate the output of the computer simulations. Additionally, we will collaborate with MIT to study samples using specialized characterization methods. Throughout the project, we will collaborate closely with experts from NRCan, CanmetMATERIALS and the Canadian Nuclear Laboratories. They will provide valuable input, resources, and support. We will also organize workshops and meetings to exchange ideas and ensure the code development aligns with industry needs.This research will contribute to the development of safer and more efficient SMRs by providing valuable insights into material performance under extreme conditions, and providing an enhanced scientific understanding of the underlying processes, potentially accelerating deployment of SMRs by several years. Ce projet de recherche vise à comprendre le comportement des matériaux dans des conditions extrêmes, dans le contexte des réacteurs nucléaires de nouvelle génération appelés petits réacteurs modulaires (PRM). Le projet impliquera une combinaison d'efforts expérimentaux et informatiques.Sur le plan informatique, nous amélioreons un logiciel appelé ART-cinétique. Ce code simule la façon dont les matériaux réagissent aux dommages causés par la radiation sur une échelle de temps inaccessible aux codes traditionnels. Une équipe de Queen's et de l'Université de Montréal le réécrira pour le rendre plus polyvalent et convivial, pour mieux comprendre le comportement à long terme des matériaux dans les PRM, accélérant ainsi potentiellement leur processus de qualification. Sur le plan expérimental, à l'Université Queen's, nous mènerons des expériences utilisant l'irradiation par protons pour étudier son effet sur divers alliages et ainsi valider les simulations numériques. Nous analyserons la microstructure et les propriétés mécaniques des échantillons à la nano-échelle. De plus, nous collaborerons avec le MIT pour étudier des échantillons à l'aide de méthodes de caractérisation spécialisées. De plus, nous collaborerons étroitement avec des experts de NRCan, CanmetMATÉRIAUX et des Laboratoires nucléaires canadiens. Ils fourniront des ressources et un soutien précieux. Nous organiserons également des ateliers pour échanger des idées et assurer que le développement du code correspond aux besoins de l'industrie.Cette recherche contribuera au développement de SMR plus sécuritaires et efficaces en fournissant des informations précieuses sur les performances des matériaux dans des conditions extrêmes et en fournissant une meilleure compréhension scientifique des processus sous-jacents, accélérant potentiellement le déploiement des PRM par plusieurs années.