Tesis

La optimización de costos y creciente demanda energética exige la extensión de vida de las centrales nucleares de potencia; este objetivo comprende el estudio y predicción del envejecimiento de los materiales de cada componente de la planta. En Argentina, los aislantes eléctricos de material polimérico de los sistemas de instrumentación y control adquirieron mayor interés en los últimos años. En particular, un polímero de alta prestación como el PEEK (poliéter-éter-cetona), de 40 años de existencia, se presenta como una opción tecnológica avanzada para aislante eléctrico de conductores de cobre, transmisores de señal de sensores LVDT (Linear Variable Differential Transducer) para el posicionamiento del brazo intercambiador de elementos combustibles de las Centrales Atucha I y II.

La elongación a rotura y adaptabilidad al creep constituyen dos parámetros de cuantificación del daño por envejecimiento de polímeros semicristalinos. Se evaluó la construcción de sus curvas predictivas desde ensayos de envejecimiento acelerados por calor, radiación y ambos. En este sentido, tubos de PEEK se envejecieron: i) isotérmicamente, en horno con circulación forzada de aire, ii) con irradiación de neutrones rápidos, en el reactor nuclear experimental RA6-CNEA, y iii) por calor y flujo neutrónico mixto en el reactor nuclear experimental RA1-CNEA.

El envejecimiento isotérmico se determinó mediante cambios en la adaptabilidad al creep. La curva maestra sirvió como patrón termodinámico para modelar la naturaleza discontinua de la evolución del volumen libre extra. Esta característica se basa en las restricciones  en la movilidad de los segmentos de las macromoléculas poliméricas a medida que el polímero envejece. El modelo destaca la relación entre el tiempo de recocido y el tiempo de relajación de dicho volumen durante ese tratamiento térmico. Así, se logró establecer un criterio de fin de vida útil para el PEEK. Las caracterizaciones permitieron concluir que el envejecimiento isotérmico y combinado (en RA1) promueve el entrecruzamiento de cadenas, mientras que los neutrones rápidos, el corte de cadenas, aportando al mapa de envejecimiento por radiación propuesto para el PEEK.

Palabras clave: Extensión de vida, PEEK, polímeros semicristalinos, propiedades mecánicas, modelos viscoelásticos, elongación a rotura, adaptabilidad al creep, envejecimiento acelerado, radiación neutrónica, predicción del envejecimiento, curva maestra, centrales nucleares, fin de vida útil.