Tesis

En el marco de los problemas de fisuración asistida por hidrógeno reportados en los
tubos de presión de los reactores nucleares tipo CANDU, la presente tesis estudia, en primer
lugar, la influencia de la fase continua Zr-β (~20% Nb - ~80% Zr) en el coeficiente de difusión
del hidrógeno en las aleaciones bifásicas Zr-α – Zr-β utilizada en dichos tubos de presión. Se
analizan los modelos fenomenológicos disponibles en la literatura y se propone un modelo
alternativo.
En segundo lugar, se estudia la influencia del contenido de Nb sobre el coeficiente de
difusión del hidrógeno en la fase cúbica Zr-β empleando la teoría del estado de transición,
provista de parámetros calculados de primeros principios (DFT) mediante el código SIESTA.
Particularmente se estudian 9 aleaciones ordenadas con composición diferente de Nb, y se
determina una energía de activación efectiva mediante un ajuste de Arrhenius para cada valor
de composición.
Finalmente se concluye, en base a la evidencia reunida a lo largo de la tesis, que:
- La pérdida de continuidad de las láminas de Zr-β presentes en la microestructura de
los tubos de presión es consistente con la disminución del coeficiente de difusión del hidrógeno
a medida que trascurre el tiempo a una dada temperatura.
- Los resultados de las simulaciones permitirían establecer que el contenido de Nb en las
aleaciones Zr-Nb varía en forma no monótona el coeficiente de difusión del hidrógeno,
alcanzando el valor mínimo en la composición 50%Nb.
- El comportamiento anisotrópico del coeficiente de difusión del hidrógeno en sentido
longitudinal vs sentido radial es consistente con la microestructura texturizada del material
obtenida tras el proceso de fabricación, en la cual se favorece la presencia de caminos rápidos
de difusión para el H en el sentido longitudinal.
Palabras Clave: Zr-Nb, Difusión de H, Ab-Initio, rotura diferida por hidrógeno