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Tesis

Estudio, desarrollo y fabricación de recubrimientos de carburo de silicio SiC, como protección de sistemas y componentes de uso en reactores nucleares

2017



Nombre Sergio WOLOJ
Licenciado enCiencias Físicas - Universiad de Buenos Aires - Argentina
Magíster en Ciencia y Tecnología de Materiales - Instituto Sabato UNSAM/CNEA - Argentina
Directores Dr. Carlos LASORSA.  CNEA, UTN FR Buenos Aires - Argentina
Dr. Raúl VERSACI.  CNEA, UNSAM - Argentina
Fecha Defensa 06/08/2017
Jurado Dra. Ana María FORTIS.  CNEA, UNSAM - Argentina
Dr. Miguel IPOHORSKI LENKIEWICZ.  CNEA, UNSAM - Argentina
Dra. María Elba REINOSO. CNEA, CONICET - Argentina
Código ITS/TM 182/17

Título completo

Estudio, desarrollo y fabricación de recubrimientos de carburo de silicio SiC, como protección de sistemas y componentes de uso en reactores nucleares

Resumen

En el presente trabajo se detalla la ejecución y el desempeño de los recubrimientos de carburo de silicio (SiC) en sustratos de aluminio tipo Camplo (aluminio para mecanizar), para su uso en reactores nucleares de baja potencia. Los recubrimientos se realizaron utilizando la técnica PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), deposición química asistida por plasma.

 Con este objetivo se buscó desarrollar recubrimientos duros de basado en el Carburo de silicio que posean las características de ser resistentes a la radiación neutrónica, mejoren la dureza superficial del substrato y también incrementen la resistencia al desgaste y posean una buena adherencia con el mismo.

A ese efecto, a un grupo de 3 muestras se las irradió con un flujo de 0,5 x 1012 neutrones/cm2s durante 70 hs (Potencia 10 kW) y a la totalidad de ellas se les realizaron ensayos de Microscopia de barrido (SEM), Espectrometría Infrarroja (FTIR), Rayos X, Adherencia (Scratch Test y Tape test), Desgaste, a fin de realizar una comparación del efecto de la radiación sobre sus propiedades mecánicas.

Los resultados fueron recubrimientos con buen comportamiento frente a la radiación neutrónica, demostrando la viabilidad de esta técnica para su uso nuclear; sin embargo, debido a la ausencia de estadística de los ensayos, estos no son concluyentes y deberán realizarse más mediciones.

 

Complete Title

Study, developement, and fabrication of SiC coatings as a protection for nuclear reactor systems and components

Abstract

In this thesis, the execution and performance of silicon carbide (SiC) coatings on Camplo aluminum substrates (aluminum for machining) are described for its use in low power nuclear reactors as a goal. The coatings were made using the PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) technique, and plasma assisted chemical deposition.

With this objective, we tried to develop hard coatings based on Silicon Carbide that have the characteristics of being resistant to neutron radiation, improve the surface hardness of the substrate and also increase the resistance to wear, and have a good adhesion therewith.

To that effect, a group of samples were irradiated with a flow of 0,5 x 1012 neutron/cm2s during 70 hs (10 kW power) and over all of this samples some assays were performed: adherence, Scanning Electron Microscopy (SEM), Wear and Scratch Tests, in order to make a comparison of the effect of the radiation on its mechanical properties.

Coatings with good behavior were obtained, related to their performance against neutron radiation, demonstrating the feasibility of this technique for its nuclear use.  However, due to the lack of statistics of the trials, these are not conclusive and additional measurements should be made.

 


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