Estudio de la movilidad de venenos quemables en el sistema Zr-Nb-Er-U
2022
| Tesista | Yenner Paul Gomez Sanchez Ingeniero Mecánico Universidad Nacional Experimental del Táchira - Venezuela Magister en Ciencia y Tecnología de los Materiales - Instituto Sabato - UNSAM - CNEA - Argentina |
| Directores | Dr. Manuel Iribaren. CNEA - Argentina |
| Lugar de realización | Dpto. Materiales - Centro Atómico Constituyentes. CNEA - Argentina |
| Fecha Defensa | 28/09/2022 |
| Jurado | Dr. Sergio Aricó. UNSAM, CNEA, UBA - Argentina |
| Código | ITS/TM-222/22 |
Título completo
Estudio de la movilidad de venenos quemables en el sistema Zr-Nb-Er-U
Resumen
En el contexto energético global, es importante que cada una de las fuentes de energía, además de ser confiables, sean económicamente competitivas. En este sentido, uno de los factores importantes para disminuir el precio de la energía eléctrica producida por reactores nucleares de agua liviana (LWR) es la prolongación del ciclo de operación. Una de las propuestas para lograrlo es el aumento de la concentración de 235U en las pastillas combustibles, esto aumentaría el tiempo entre recambios. En el marco del desarrollo de nuevos elementos combustibles para reactores LWR, surgieron propuestas que incorporan Er en la vaina del elemento combustible como veneno quemables. Por tanto, surge la necesidad de estudiar en profundidad el sistema ternario Er-Nb-Zr. Ante la falta de datos correspondientes al sistema mencionado, esta tesis se propuso estudiar, principalmente, la interacción vía difusión de los elementos que conforman el sistema.
El trabajo está dividido en dos partes. Primero, para estudiar la interacción de los elementos via difusión en el sistema, se prepararon los pares de difusión Er/Zr y Er/Zr20Nb, los mismos fueron caracterizados mediante diferentes técnicas (Microscopía óptica, SEM/EDS, LIBS, microsonda/WDS) y se obtuvieron valores de coeficientes de difusión representativos de cada una de las experiencias. Segundo, con el objetivo de estudiar las fases presentes en el sistema ternario Er-Nb-Zr, se prepararon, homogeneizaron y caracterizaron aleaciones ternarias con distintas composiciones.
Adicionalmente, se estudiaron fenómenos propios de la técnica LIBS. Esto permitió la validación de la técnica para ser utilizada en el estudio de experiencias de difusión en este sistema y aportó datos importantes sobre la relación entre intensidad espectral y concentración de Er en Zr20Nb.
Palabras clave: Difusión. LIBS. Zirconio. Niobio. Erbio. Venenos quemables. Caracterización de materiales.
Complete Title
Study of the mobility of burnable poisons in the system Zr-Nb-Er-U
Abstract
In the global energy context, it is important that each of the energy sources, in addition to being reliable, are economically competitive. In this sense, one of the important factors to reduce the price of electricity produced by light water nuclear reactors (LWR) is the extension of the operating cycle. One of the proposals to achieve this is to increase the concentration of 235U in the fuel pellets, this would increase the time between replacements. Within the framework of the development of new fuel elements for LWR reactors, proposals emerged that incorporate Er in the fuel element cladding as burnable poison. Therefore, the need arises to study in depth the Er-Nb-Zr ternary system. Given the lack of data corresponding to the mentioned system, this thesis aimed to study, mainly, the interaction via diffusion of the elements that constitute the system.
The work is divided into two parts. First, to study the interaction of the elements via diffusion in the system, the diffusion couples Er/Zr and Er/Zr20Nb were prepared and characterized by different techniques (optical microscopy, SEM/EDS, LIBS, microprobe/WDS). and values of diffusion coefficients representative of each one of the experiences were obtained. Second, in order to study the phases present in the Er-Nb-Zr ternary system, ternary alloys with different compositions were prepared, homogenized and characterized by different techniques.
Additionally, phenomena concerning the LIBS technique were studied. This allowed the validation of the technique to be used in the study of diffusion experiences in this system and provided important data on the correlation between spectral intensity and concentration of Er in Zr20Nb.
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