Técnicas de ultrasonido para la determinación del contenido de H en aleaciones de Zr. - Cowes, Diego Alejandro (Instituto Sabato, 2018)
Las aleaciones de circonio, ampliamente utilizadas en la industria nuclear, son propensas a la incorporación de hidrógeno (deuterio) durante el servicio en los reactores. Cuando se excede la concentración de la solubilidad sólida terminal, el hidrógeno precipita en forma de hidruros de circonio, los cuales son menos dúctiles que la matriz que los rodea y pueden tener efectos nocivos sobre las propiedades mecánicas de los componentes. Usualmente la cuantificación de hidruros se realiza a través de técnicas destructivas que consisten en extraer pequeñas cantidades de material del componente instalado, pero este proceso no sirve para detectar distribuciones inhomogéneas ni para monitorear la evolución de un mismo punto en el transcurso del tiempo. Por lo tanto sería útil contar con una técnica no destructiva para la determinación del contenido de hidrógeno aplicable in situ. En esta tesis se investigó la aplicación de ondas elásticas ultrasónicas mediante la técnica pulso-eco con el fin de determinar el contenido de hidrógeno en muestras de aleaciones de circonio (específicamente Zry4). Dado que el hidrógeno en exceso precipita como hidruro con distinta densidad y rigidez que la matriz, constituye una discontinuidad en el sólido modificando la propagación de las ondas elásticas que se observa a partir de cambios en la velocidad y la atenuación de las mismas. En particular se continuó la investigación iniciada por M.P. Gómez ya que mostró resultados prometedores. Se buscó reducir el error del método ultrasónico a partir del aumento de la resolución temporal, el aumento de la relación señal ruido, el control de la temperatura de medición entre otros. A su vez se evaluó la aplicabilidad del método para la aplicación in situ por lo que se agregaron dos variables: la textura cristalográfica y la morfología de los hidruros. Para esto se prepararon probetas cúbicas de Zry-4 que permiten la medición en distintas direcciones, a las cuales se les introdujo distintos contenidos de hidrógeno por un proceso de carga gaseosa. La distribución y morfología de los hidruros se manipuló a través de dos velocidades de enfriamiento distintas. Si bien se observó la influencia de los hidruros en la propagación de ondas elásticas, los ensayos de pulso eco realizados en este trabajo no lograron la determinación del contenido de hidrógeno con la exactitud necesaria. Por otro lado se observó una fuerte dependencia tanto de la atenuación como de la velocidad de ondas longitudinales con la textura del material. Dado que la textura cristalográfica es de relevancia tecnológica para los componentes de Zr, se estima que se pueden utilizar métodos ultrasónicos para su determinación.