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Materiales y CombustiblesNucleares

2013

MATERIALES NUCLEARES

COMBUSTIBLES NUCLEARES

Juan Carlos Bolcich: bolcich@cab.cnea.gov.ar

Armando Marino: marino@cab.cnea.gov.ar

Javier Santisteban: J.R.Santisteban@cab.cnea.gov.ar

Alberto Baruj: baruj@cab.cnea.gov.ar

Esteban Estevez: estevez@cab.cnea.gov.ar

Materiales Nucleares 

1- Poder seleccionar los materiales más adecuados para fabricar componentes simples en aplicaciones nucleares  

2- Conocer los principales componentes de los reactores de potencia, incluyendo:

• Parámetros de diseño

• Métodos de fabricación

• Caracterización y calificación

• Mecanismos de degradación. 

3- Conocer los mecanismos básicos del daño por irradiación.

OBJETIVOS

Materiales Nucleares 

Parte 1: Componentes nuclearesPropiedades nucleares: moderación, absorción y producción de neutrones

Reactores de potencia

Refrigerantes.

Materiales estructurales.

• Hormigón

• Aceros

• Aleaciones de circonio (Zr)

Caracterización y calificación propiedades mecánicas: Normas.

Procesos de fabricación

Parte 2: Mecanismos de degradación

Daño por irradiación

Corrosión

Daño por Hidrógeno.

Desgaste mecánico.

Uniones de átomos y iones

Estructuras Defectos

Tipos - Determinación

Cambios - Estabilidad

MaterialesModificaciones

Microestructuras

Propiedades mecánicas

Falla - Degradación

Materiales específicos

Aceros

Aleaciones metálicas

Cerámicos

Compuestos

¿Qué hemos visto de materiales?

Si pensamos en materiales...

Metales

Cerámicos

Compuestos

Orgánicos

Plásticos / Polímeros

Vidrios

Pétreos

Fibras / Textiles

Materiales avanzados

Si pensamos en sus propiedades...

Estructurales / Mecánicas : cristalografía, solidificación, cambios de fases, defectos, interfaces, textura, elasticidad, dureza, resistencia, tenacidad, fatiga, termofluencia

Físicas y químicas: densidad, térmicas, eléctricas, magnéticas, ópticas, oxidación, corrosión, susceptibilidad al hidrógeno, radioactividad

Tecnológicas: maleabilidad, trabajabilidad, conformabilidad, soldadura, escalabilidad, tiempos propios, costo

Ambientales o ecológicas: toxicidad, biocompatibilidad, biodegradabilidad, reciclado

Sensoriales: textura, color, olor, brillo

Funcionales: senso-actuación

En la vida real...

Selección de materiales

Procedimientos

Preguntas

Preguntas: ¿Qué función debe cumplir?

… Tablas… Programas

Preguntas: ¿En qué condiciones será utilizado?

Preguntas: ¿En qué condiciones será utilizado?

Preguntas: ¿En qué condiciones será utilizado?

Preguntas: ¿Cuál será la vida útil? ¿Puedo permitir que falle?

Preguntas: ¿En qué ambiente será utilizado?

Preguntas: ¿Hay un proceso viable?

Preguntas: ¿Hay un proceso viable?

Preguntas: ¿Es importante el peso?

¿Costo?

¿Reciclable?

...

MATERIALES CANDIDATOS SELECCIÓN FINAL

… o Diseño y desarrollo de nuevos materiales

Materiales Nucleares:

-Condiciones impuestas por función, condiciones en servicio, vida útil

- Condiciones extremadamente severas

- Altas temperaturas y presiones / tensiones

- Radiación

- Medios corrosivos o degradantes

- Durabilidad más allá de la vida útil en servicio

- Tamaños relativamente grandes

- Selección de materiales acotada