Interdifusión entre aleaciones de U-Mo y Al. Ensayo de irradiación . - Mirandou, Marcela Inés (2001)
La política de no proliferación del programa Reduced Enrichment for Research and Test Reactors [RERTR], promueve la conversión de los núcleos de los reactores de investigación y producción de radioisótopos de modo que utilicen uranio de bajo enriquecimiento en lugar de uranio de alto enriquecimiento. Para ello, los elementos combustibles actualmente en uso, en su mayoría utilizando U3Si2, deberían ser fabricados con aleaciones de mayor densidad de U, como ser U-Mo, pero sin modificar el diseño actual, es decir, aleación portadora de U dispersa en una matriz de Al. Las aleaciones U-[6 porciento en peso a 10 porciento en peso] de Mo, en fase gamma metaestable, han mostrado un buen comportamiento bajo irradiación. Sin embargo, dentro de los elementos combustibles, se observaron importantes niveles de porosidad e hinchado luego de la irradiación en los distintos experimentos de calificación. Este fenómeno fue asociado a la zona de interacción, crecida por interdifusión, entre las partículas de U-Mo y el Al puro de la matriz. Dentro del programa de calificación, es de vital importancia el conocimiento y control de la zona de interacción U-Mo/Al. Diversos laboratorios del mundo se han abocado a esta problemática surgiendo, como un resultado significativo, que el agregado de Si al Al de la matriz sería una posible solución. En esta tesis se estudió la microestructura de la zona de interacción crecida por interdifusión en pares de difusión U-7Mo/Al-Si [aleaciones comerciales Al 6061, Al 4043 and Al A356] tratados térmicamente a 550 ºC and 340 ºC. Para la caracterización se utilizaron las técnicas de microscopía óptica y electrónica de barrido, espectroscopía dispersiva en energía y longitud de onda y difracción de rayos X con equipo de laboratorio y con radiación síncrotron. Esta última resultó clave en la completitud de la caracterización. Como resultados principales se destaca la importante acumulación de Si encontrada dentro de todas las zonas de interacción. Las fases identificadas en las diferentes zonas de interacción mostraron ser dependientes de la temperatura del tratamiento térmico, de la cantidad de Si en la aleación Al-Si y del estado cristalográfico de la aleación U-Mo durante el proceso de interdifusión. El conjunto de fases identificadas fueron: U[Al,Si]3, U3Si5, Al20Mo2U, U3Al2Si3, UAl3 y Al43Mo4U6.