Estudio de la difusión de Uranio en materiales de uso en instalaciones nucleares
2016
| Tesista | Jorge Apóstol GORDILLO Licenciado en Física - Universidad Nacional de Córdoba - Argentina Magíster en Ciencia y Tecnología de Materiales - Instituto Sabato UNSAM/CNEA - Argentina Doctor en Ciencia y Tecnología, Mención Materiales - Instituto Sabato UNSAM/CNEA - Argentina |
| Directores | Dr. Rodolfo Ariel PÉREZ. CNEA, UNSAM, CONICET - Argentina Dr. Manuel IRIBARREN. CNEA, UNSAM - Argentina |
| Lugar de realización | División Difusión - Departamento Transformaciones y Propiedades - Gerencia Materiales - CAC - CNEA - Argentina |
| Fecha Defensa | 16/06/16 |
| Jurado | Dr. Gerardo José GARCÍA BERMÚDEZ. CNEA, UNSAM, CONICET - Argentina Dra. Ruth HOJVAT. UNNOBA - Argentina Dra. Marcela Inés MIRANDOU. CNEA - Argentina |
| Código | IS/TD-100/16 |
Título completo
Estudio de la difusión de Uranio en materiales de uso en instalaciones nucleares
Resumen
Se desarrollaron, implementaron y adaptaron técnicas experimentales que fueron aplicadas al estudio del proceso difusivo del U en distintos materiales de uso tecnológico en instalaciones nucleares. Para profundidades de análisis que van de unas pocas décimas a varios mm se utilizó la espectrometría-a, que constituyó en sus fases de desarrollo, implementación y optimización la parte sustancial de la presente tesis. Para analizar perfiles de difusión de varias decenas de mm se implementó y adaptó la técnica de Espectroscopia láser (Laser Induced Breakdown Spectroscopy - LIBS). Ambas técnicas muestran resultados congruentes.
Se determinó la dependencia con la temperatura de los coeficientes de difusión del U en distintos materiales constituyentes tanto de los combustibles nucleares (Mo, Nb) como de elementos estructurales y accesorios de instalaciones nucleares (elementos del grupo IV-B: Zr, Ti, y sus aleaciones, particularmente Zry-4). Se trabajó de manera de alcanzar las menores temperaturas posibles, próximas a las de trabajo de la mayoría de los reactores nucleares.
Se analizaron y se compararon los resultados obtenidos con valores previos; se analizaron las causas en los casos que hubo discrepancia y finalmente se establecieron los parámetros que rigen la difusión en estos materiales, generando un cuerpo de datos experimentales más confiables que los existentes previamente y abarcando un rango de temperaturas compatible con las de funcionamiento en instalaciones nucleares.
Palabras clave: Difusión, uranio, espectrometria-α, espectroscopia láser (LIBS)
Complete Title
Study of the diffusion of Uranium in materials for use in nuclear facilities
Abstract
In order to study the diffusion process of U in materials used in nuclear facilities, experimental techniques were implemented and developed. For analysis depth going from several tenths to a few μm, the α-spectrometry was used, its develop, implementation and optimization constitute the core of the present thesis. For tents of μm depth analysis Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) was adapted and implanted to the same purpose. Both present congruent results.
U diffusion coefficients temperature dependence were determined for different materials of both nuclear fuels (Mo, Nb), as structural elements and accessories in nuclear facilities (IV-B group: Zr, Ti and their alloys, in particular Zry-4). The work was performed in order to achieve the lower temperatures measurable, close to the ones at which most reactors work.
Our results were compared with previous ones; when differences were found causes were analyzed and finally, diffusion parameters were established. A solid body of experimental data was generated, more reliable than the existing in the literature in a temperature range compatible with the ones at which nuclear facilities work.
KEYWORDS: Diffusion, uranium, α-spectrometry, Laser-Induced-Breakdown-Spectroscopy (LIBS).
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