Diseño conceptual de equipo de atomización centrífuga para la obtención de polvos de aleaciones de uranio molibdeno. - Alzari, Silvio (Instituto Sabato, 2001)
Una de las técnicas utilizadas para la producción de polvos metálicos es la atomización centrífuga con el método de disco rotatorio. En este proceso un metal fundido, que escurre por un delgado orificio practicado en el fondo de un recipiente [embudo], incide sobre un disco que gira a altas velocidades. En la periferia del disco el líquido metálico es eyectado centrífugamente y fragmentado en peque¤as gotas. Durante el vuelo, las peque¤as gotas [diámetro medio [d] entre 10-1000 mu m] tienden a esferoidizarse por efecto de la tensión superficial y solidifican por enfriamiento convectivo y, en menor medida, radiactivo. Una de las aplicaciones de la atomización centrífuga es la obtención de polvos de aleaciones d£ctiles de uranio-molibdeno [típicamente U-7 por ciento Mo, en peso] para combustibles nucleares de reactores de investigación y producción de radioisótopos. Estas aleaciones presentan una estructura c£bica de cuerpo centrado [fase gamma], estable por encima de los 700 grados C, que puede ser retenida a temperatura ambiente y a las temperaturas tanto de fabricación de los combustibles como de operación del reactor.La atomización por el método del disco giratorio a partir del estado líquido, permite una solidificación rápida [retención de la fase gamma a bajas temperaturas], y la obtención de partículas con forma esférica y tama¤os adecuados [40-100 mu m] para la fabricación de combustibles nucleares. Las principales variables en este proceso son: geométricas [radio del disco [R] y diámetro de la cámara de atomización [D], operativas [velocidad angular [omega], caudal de colada [Q] y sobrecaletamiento del líquido [DeltaTsc]].El objetivo del trabajo es estimar los valores óptimos de las variables geométricas y operativas, y seleccionar el gas de enfriamiento, el material para la fabricación del disco, y la selección, en base a la teoría de la semejanza, de un metal o aleación no-contaminante que simule adecuadamente el proceso de atomización centrífuga de uranio y posibilite la puesta a punto de un atomizador.Los resultados obtenidos permiten concluir que los rangos de valores más convenientes para los parámetros de operación son: a) para Q, 4-10cm3/s [tiempo de proceso entre 10 y 60 s], b) para omega, 20000-50000rpm.El disco debe tener un radio R = o semejante a 20mm, el gas de enfriamiento debe ser He.El oro es el £nico metal sustituto que permite simular simultánea y satisfactoriamente los tres fenómenos fundamentales que ocurren durante el proceso de atomización centífuga: a) fluidodinámica del metal líquido sobre el disco rotatorio, b) fragmentación del metal líquido y esferoidización de las gotas resultantes, c) enfriamiento y solidificación de las gotas.