KBS-3 är den svenska modellen för hantering och förvaring av utbränt kärnbränsle. Tanken är att det utbrända bränslet kommer att förvaras i kopparkapslar 500 meter ner i berggrunden i minst 100 000 år. Valet av koppar beror på att koppar har ett högt motstånd mot korrosion. I framtiden kommer grundvattnet att stå i direkt kontakt med kopparkapseln med det starkt radioaktiva bränslet och en process kallad radiolys av vatten kommer att ske. Delar av gammastrålningen från det utbrända kärnbränslet kommer att gå rakt igenom kapseln och sönderdela vattnet och bilda bland annat väteperoxid. Väteperoxiden kommer i sin tur att sönderfalla på kopparytan och bilda syrgas. Syrgasen föreslogs nyligen vara den aktiva oxidanten för bildandet av kopparoxid. Processen har undersökts genom användandet av en radikalinfångare för att förhindra bildandet av syre och därmed även korrosionen av koppar.  Kopparbitar har exponerats i väteperoxid under en veckas tid och metanol har använts som radikalinfångare. Tjockleken på oxidskiktet bestämdes genom katodisk reduktion där kopparoxiden reducerades tillbaka till metallisk koppar. Det syntes tydligt att väteperoxid inducerar korrosion av koppar. Från användning av radikalinfångare syntes en liten trend där tjockleken på oxidskiktet ökade något under koncentrationer av 200 mM metanol och minskade vid högre koncentrationer. Försök gjordes endast upp till koncentrationer på 500mM, försök vid ännu högre koncentrationer behövs för att säkerställa att oxidskiktet fortsätter att minska. / KBS-3 is the Swedish model for processing and storage of spent nuclear fuel. The idea is that the spent fuel will be store in copper canisters 500 meters down in the bedrock for at least 100,000 years. The choice of copper is due to the fact that copper has a high resistance to corrosion. In the future the ground water will be in direct contact with the copper canister that contains the highly radioactive fuel and a process called radiolysis of water will occur. Part of the gamma radiation from the spent fuel will go straight trough the cannister, decomposing the water and forming hydrogen peroxide for example. The hydrogen peroxide is going to decompose on the copper surface and form oxygen. The oxygen was recently suggested to be the active oxidant for the formation of copper oxide. The process has been investigated using a radical scavenger to prevent the formation of oxygen and thus also the corrosion of copper.  Copper pieces have been exposed in hydrogen peroxide for a week and methanol has been used as a radical scavenger. The thickness of the oxide layer was determined by cathodic reduction where the copper oxide was reduced back to metallic copper. It was clear that hydrogen peroxide induces corrosion on copper. From the use of radical scavenger, a small trend was observed in which the thickness of the oxide layer increased slightly under concentrations of 200 mM methanol and decreased at higher concentrations. Experiments were only performed up to concentrations of 500 mM, experiments with higher concentrations are needed to ensure that the oxide layer continues to decrease.

The effect of proton (H+) irradiation on uranium mononitride (UN) and UN compositefuel with 10 at.% ZrN (UN10at%ZrN) was examined. Protons of 2 MeV with fluences of1E17, 1E18, 1E19 and 1E20 ions/cm2 were accelerated towards the fabricated samples in orderto investigate the evolution of the micro-structure. Stopping and Range of Ions in Matter(SRIM) calculations were performed to determine the displacements per atom associatedwith the depth of the highest damage, for each fluence.X-Ray diffraction (XRD) was used in both samples to identify the chemical composition ofeach pellet, which revealed the low presence of oxygen. Based on scanning electron microscopy(SEM), deterioration of the samples surface was observed, as the proton fluence increased.The applied stress due to the irradiation, led to the cracking of the pellets at the highestfluences. Blisters and craters appear to surround the cracked region, which might originatefrom the significant levels of hydrogen implantation within the samples.From Electron backscatter diffraction (EBSD) analysis, the grain size of the UN10at%ZrNcomposite was found to be smaller than in UN, due to the nano-particle nature of the ZrNpowder. The latter technique was also used to observe the elevated irradiated regions, whichwere further investigated by atomic force microscopy (AFM). Nano-indentation detectedirradiation hardening for both samples in the irradiated regions. Focused ion beam (FIB)milling was applied to remove lamellas from the cracked regions in both UN and compositesamples in order to be analyzed by transmission electron microscopy (TEM). The latter mightreveals the formation of dislocation loops in the irradiated areas. / Effekten av protonbestrålning på urannitrid (UN) och UN-kompositbränsle med 10 at.% ZrN (UN10at%ZrN) undersöktes. Protoner på 2 MeV med total dos på 1E17, 1E18, 1E19 och 1E20 joner/cm2 accelererades mot de tillverkade proverna för att undersöka utvecklingen av mikrostrukturen under bestrålning. SRIM-beräkningar (Stopping and Range of Ions in Matter) utfördes för att bestämma profilen på skadan och jonimplanteringen i förhållande till djupet, för varje dosnivå.  Röntgendiffraktion (XRD) användes på båda proverna för att identifiera den kemiska sammansättningen av varje kuts, vilket visade att syrehalten var låg. Med hjälp av svepelektronmikroskopi (SEM) observerades en försämring av provernas yta när protonflödet ökade. Den resulterande mekaniska spänningen överskred provets brottstyrka på djupet, eftersom nitriderna inte är så duktila, vilket ledde till sprickbildning i proverna som utsattes för de högsta doserna. Blåsor och kratrar omger det spruckna området, vilket beror på betydande väteimplantering i provet.  Genom electron backscatter diffraction analys (EBSD) konstaterades att kornstorleken hos UN10at%ZrN-kompositen var mindre än hos UN, på grund av ZrN-pulvrets nanopartikelnatur. Den sistnämnda tekniken användes för att observera de högt bestrålade områdena, som undersöktes ytterligare med Atomic force microscopy (AFM). Genom nano-indientation upptäcktes bestrålningshärdning för båda proverna i de bestrålade områdena. Fräsning med en fokuserad jonstråle (FIB) användes för att avlägsna lameller från de spruckna områdena i både UN- och kompositprovet för att kunna analyseras med transmission electron microscopy (TEM). Det senare visade att det bildades dislokationer i de bestrålade områdena.