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Influencia de variables metalúrgicas en la velocidad de propagación de fisuras por Rotura Diferida Inducida por Hidruros (RDIH) en aleaciones de Zr. Por.

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1 Influencia de variables metalúrgicas en la velocidad de propagación de fisuras por Rotura Diferida Inducida por Hidruros (RDIH) en aleaciones de Zr. Por Lic. Roberto Haddad Div. Corrosión U. A. Materiales (CAC) Propuesta de Tema de Tesis para optar al título de Magister en Ciencia y Tecnología de Materiales del Instituto Sabato.

2 USO DE Zr EN CENTRALES NUCLEARES: Tubos de presión y calandria, elementos combustibles, canales, tubos-guía, etc. Condiciones operativas: Presión = 10 Mpa T entrada del refrigerante = 250ºC T salida del refrigerante = 315ºC

3 Entre TP – TC gas anular ESQUEMA DE TP Y TC

4 ANTECEDENTES DE FALLA Material: Zr-2,5Nb H 5-15 ppm Concentradores de tensión Corrosión en servicio Tensiones D2D2 Rotura Diferida Inducida por Hidruros (RDIH) Roturas de TP en C.N. de Pickering

5 SISTEMA Zr-H En equilibrio: Hidruros (placas) Hidruros Fuera de equilibrio: Hidruros (agujas) radial circunferencial Histéresis disolución - precipitación Efecto memoria

6 SOLUBILIDAD SÓLIDA TERMINAL TSSD = solubilidad sólida correspondiente a disolución TSSP1 = solubilidad sólida correspondiente a precipitación desde TMAX alta ( ºC) TSSP2 = solubilidad sólida correspondiente a precipitación desde TMAX baja ( ºC) Tp = T correspondiente a TSSP Td = T correspondiente a TSSD

7 MECANISMO DE RDIH H

8 MECANISMO DE RDIH C H >TSSP

9 MECANISMO DE RDIH L = l c

10 MECANISMO DE RDIH H

11 SUPERFICIE DE FRACTURA DE RDIH VARIACIÓN DE Vp CON K I K I.(a) 1/2 K IC

12 CRITERIO LEAK BEFORE BREAK (LBB) Ensayos de M.F a c Ensayos de RDIH Vp

13 Entre TP – TC gas anular ESQUEMA DE TP Y TC

14 CRITERIO LEAK BEFORE BREAK (LBB) Ensayos de M.F a c Ensayos de RDIH Vp

15 RDIH en vainas de EC Fallas primarias en operación (BWR, Atucha ?) Fallas secundarias (todos los reactores) Falla durante almacenamiento prolongado en seco o en húmedo

16 OBJETIVOS Aporte al conocimiento del mecanismo de RDIH Medir Vp en un rango de temperaturas de interés tecnológico Establecer influencia de : C H, microestructura, T, tensiones en Vp

17 EXPERIMENTAL: Materiales Materiales de TP: Tipo CANDU (Origen: Canadá) Tipo RBMK (Origen: Rusia) Materiales de vainas de EC: Tipo Atucha Tipo Embalse Otras

18 ROTURA DIFERIDA INDUCIDA POR HIDRÓGENO DE TUBOS DE PRESIÓN Medición de velocidad de propagación de fisuras en el plano radial-axial ENTALLA PREFISURA POR FATIGA PROPAGACIÓN POR DHC REPRODUCCIÓN DE LA FALLA REALIZADA EN EL LABORATORIO A PARTIR DE PROBETAS CORTADAS DE TUBOS DE Zr-2,5% Nb PROBETAS CT CURVAS UTILIZADAS EN LOS ENSAYOS

19 Hidruración por carga electroquímica Hidruración por carga gaseosa Ensayo a carga constante Detección de avance de fisuras por DCPD y/o LVDT Análisis metalográfico y fractográfico EXPERIMENTAL: Procedimientos

20 EXPERIMENTAL Corte de probetas tipo CCT:

21 EXPERIMENTAL Prefisurado por fatiga a/W =0,5 Ensayos de RDIH : Determinar T C Medir Vp: Método a): Sobrecarga Método b): Oxidación diferencial

22 EXPERIMENTAL Máquina de tracción de carga constante instrumentada PROBETA CON CONEXIONES HORNO LÍNEA DE CARGA SISTEMA DAC CON CONTROL POR PC

23 EXPERIMENTAL Determinación de T C

24 EXPERIMENTAL Medición de a A B C

25 MODELO DE Vp EXPERIMENTAL

26 RESULTADOS: Vp CANDU

27 RESULTADOS: Vp RBMK

28 RESULTADOS: Vp COMPARADOS

29 RESULTADOS Distribución de hidruros - CANDU 72 ppm radial circunferencial 34 ppm radial circunferencial

30 RESULTADOS Distribución de hidruros - RBMK 59 ppm – Diferencias de orientación en el espesor radial circunferencial radial circunferencial

31 RESULTADOS Microestructura CANDU Circ. radial 1.5 m radial circunferencial 3 m

32 RESULTADOS Microestructura RBMK radial circunferencial 1.5 m radial axial 3 m

33 RESULTADOS

34 APLICACIÓN DEL TRABAJO Medición de Vp en tubos de presión irradiados por contrato particular con las centrales nucleares. Medición de Vp en vainas de EC por contrato con el Organismo Internacional de Energía Atómica. Investigación científica: corroborar fenomenología y desarrollar modelos.

35 MEDICIÓN EN TUBOS IRRADIADOS EN EMBALSE. VISTA GENERAL CELDAS CALIENTES CONSOLA DE OPERACIONES Y CONTROL DE CORTES

36 Ejemplo de registro de crecimiento en material irradiado.

37 N de Línea Longitud Fisura RDIH (mm) Promedio3.902 Tiempo (min)1147 Vp (m/s)5.67E-08 Medición de fisura en superficie de fractura. RDIH

38 Comparación de resultados obtenidos en nuestro grupo con otros recopilados internacionalmente. A-14 L-12

39 VAMOS CAMPEÓN


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