Det är kopparkapseln som i första hand hindrar de radioaktiva ämnena i det använda kärnbränslet från att komma ut i miljön. En kapsel består av en fem centimeter tjock kopparcylinder med påsvetsat lock. Förslutningen måste vara av mycket hög kvalitet för att hålla tätt under de minst 100 000 år som förvaret ska fungera. Kapseln ska förslutas med en metod som kallas friktionsomrörningssvetsning.
Enkel princip
Principen för friktionsomrörningssvetsning är förhållandevis enkel. Ett roterande verktyg pressas in i fogen mellan de delar som ska svetsas. Materialet runt verktyget värms upp av friktionen till cirka 800 grader C och blir mjukt.
Därefter förs verktyget fram i fogens riktning. Verktygets rörelse skapar en kolonn av varm metall som binder samman de två metalldelarna.
I sitt doktorsarbete har Therese undersökt metallstrukturen hos ett antal svetsar i mikroskop och även modellerat svetsförloppet med olika matematiska metoder.
– Om man kan förutse hur strukturen i materialet ändras vid störningar i svetsprocessen kan det också bli lättare att vidta åtgärder, säger hon.
– Kunskapen kan också användas om man vill ändra utformningen av svetsverktyget.
Mönster i metallen
Kopparkornen i själva svetsen är mindre än i det ursprungliga kopparmaterialet. Runt svetsen bildas ett mönster i metallen. Mönstret är ingen defekt utan orsakas av metallflödet som det snurrande verktyget ger upphov till.
– Den uppvärmda zonens utsträckning och form är viktiga parametrar under svetsningen, påpekar Therese.
– Det är den som bestämmer kornstorleken i materialet.
Det roterande verktygets utformning har också betydelse för modelleringsresultaten. Verktyget består av en skuldra och en pinne, som skruvas ner i fogen. Framför allt är det pinnens längd och tjocklek som inverkar på hur kopparmaterialet rörs om. Ju större omkrets på pinnen, desto längre sträcka bakåt i svetsriktningen transporteras det omrörda materialet. Pinnens längd påverkar också temperaturfördelningen vid svetsningen.
Mässing lämnar spår
– För att förstå hur materialflödena går har jag använt mig av mässing som spårämne, berättar Therese.
Stänger av mässing placerades på olika ställen i svetslinjen. Vid svetsningen blandades mässingen och kopparn och man kunde rekonstruera materialets rörelsemönster.
– I dag kan vi förutsäga fler parametrar än förut, menar Therese.
– Vi har koll på materialflödet och hur koppar omkristalliserar när den svalnar. Däremot kan vi ännu inte modellera hur hålformiga defekter uppstår. Sådana kan uppstå under ogynnsamma omständigheter.