Mecanismos de corrosión bajo tensión de circonio y aleaciones en presencia de yodo. - Farina, Silvia Beatriz (2002)
En los reactores nucleares de potencia, las vainas de elementos combustibles (fabricadas de aleaciones de circonio) sufren corrosión bajo tensión (CBT) debido a la presencia de yodo gaseoso y a la acción de tensiones mecánicas producidas por la expansión térmica de las pastillas de combustible. El mecanismo operante durante este fenómeno aún no ha sido esclarecido. Numerosos autores han estudiado la CBT de aleaciones de circonio en vapor de yodo a 300 grados C simulando las condiciones existentes en un reactor nuclear. Sin embargo algunos autores han demostrado que este fenómeno puede ser reproducido en el laboratorio a temperatura ambiente utilizando soluciones de yodo en metanol. En el presente trabajo se estudió la susceptibilidad a la CBT del circonio, Zircaloy-4 y titanio en soluciones de yodo disuelto en varios alcoholes, a efectos de determinar el mecanismo operante. Se encontró CBT en todos los sistemas estudiados y que la velocidad global de propagación de fisuras depende del tamaño de la molécula de solvente: a medida que la masa molecular del solvente se incrementa, la velocidad de propagación disminuye. Previo a la propagación de las fisuras, se encontró ataque intergranular, cuya velocidad también depende del tamaño de la molécula del solvente. Puesto que la velocidad de corrosión de monocristales de circonio fue similar en todas las soluciones ensayadas, se concluye que la disminución en la velocidad del ataque intergranular y en la velocidad de propagación de fisuras es debida a un fenómeno de impedimento estérico que dificulta el acceso de la especie agresiva a la punta de la fisura. El paso controlante en la propagación intergranular es la difusión del yodo, aunque no se ha podido establecer si este ataque es debido a la disolución química de la estructura desordenada de los límites de grano o de alguna especie segregada en ellos. Luego de que la penetración intergranular alcanza cierto valor, se produce una transición al modo de fisuración transgranular, que es el verdadero proceso de CBT. Cuando se analiza esta parte del proceso se encuentra que la velocidad de propagación de fisuras medida está en concordancia con las predicciones del mecanismo de CBT basado en la movilidad superficial.