Tesis

En el presente trabajo se ha orientado a apoyar el desarrollo de las vainas de Zircaloy-4 para el combustible CAREM a través de estudios microestructurales y de propiedades mecánicas a lo largo del proceso. La ruta de fabricación se definió en 4 pasos de laminación y dos tratamientos térmicos, uno intermedio de recristalización y uno final de relevamiento de tensiones. Los dos primeros pasos se han realizado en FAESA y los dos últimos en PPFAE-CNEA, en la laminadora HPTR 8-15. Para realizar esta evaluación se tuvo como referencia la especificación técnica ET-CAREM25F-3-B0610. En este contexto se partió de cuatro tubos recibidos de FAESA que constituyen nuestra materia prima, a los cuales se les realizaron estudios microestructurales, que incluyeron orientación de hidruros y determinación de propiedades mecánicas para caracterizar el estado del material en cada etapa realizada en PPFAE. La materia prima presenta un tamaño de grano 6 µm, que cumple con los requisitos de la especificación para el producto terminado (<11.2 µm), de manera que los pasos de laminación finales (3ro y 4to) no hacen más que refinar el grano hasta 3 µm en la vaina terminada. La orientación de los hidruros evoluciona desde una orientación al azar en la materia prima recristalizada o radial en la relevada de tensiones, a la orientación circunferencial solicitada en la especificación. El tratamiento térmico final no alteró esta situación. Se han obtenido valores de PDε (parámetro de Marshall) de 48, lo que indica que solo el 4% de los hidruros están orientados entre 48º y 90º respecto de la dirección circunferencial en la vaina terminada. Las propiedades mecánicas de la vaina terminada cumplen también con lo especificado (σ0,2 = 450 MPa, e = 15%), con valores medios de fluencia de 530 MPa y 18% de elongación a rotura. Se han utilizado técnicas complementarias como TEM para conocer el estado de la microestructura luego del tratamiento térmico final y se realizó un seguimiento del proceso de fabricación midiendo microdureza. Este ensayo permitió establecer el endurecimiento del material al finalizar cada etapa del desarrollo ya que su sensibilidad resultó muy aceptable.