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.

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

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

1972-1975  Roturas de TP en C.N. de Pickering ANTECEDENTES DE FALLA 1972-1975  Roturas de TP en C.N. de Pickering Material: Zr-2,5Nb H 5-15 ppm Concentradores de tensión D2 Corrosión en servicio Tensiones Rotura Diferida Inducida por Hidruros (RDIH)

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

SOLUBILIDAD SÓLIDA TERMINAL TSSD = solubilidad sólida correspondiente a disolución TSSP1 = solubilidad sólida correspondiente a precipitación desde TMAX alta (420- 450ºC) TSSP2 = solubilidad sólida correspondiente a precipitación desde TMAX baja (250-360ºC) Tp = T correspondiente a TSSP Td = T correspondiente a TSSD

MECANISMO DE RDIH  H

MECANISMO DE RDIH  CH>TSSP

MECANISMO DE RDIH  L = lc

MECANISMO DE RDIH  H

SUPERFICIE DE FRACTURA DE RDIH KIC VARIACIÓN DE Vp CON KI KI  .(a)1/2

CRITERIO LEAK BEFORE BREAK (LBB) Ensayos de M.F ac Ensayos de RDIH  Vp

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

CRITERIO LEAK BEFORE BREAK (LBB) Ensayos de M.F ac Ensayos de RDIH  Vp

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

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

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

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 ROTURA DIFERIDA INDUCIDA POR HIDRÓGENO DE TUBOS DE PRESIÓN Medición de velocidad de propagación de fisuras en el plano radial-axial

EXPERIMENTAL: Procedimientos 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

Corte de probetas tipo CCT: EXPERIMENTAL Corte de probetas tipo CCT:

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

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

EXPERIMENTAL Determinación de TC

EXPERIMENTAL A B C Medición de a

MODELO DE Vp EXPERIMENTAL

RESULTADOS: Vp CANDU

RESULTADOS: Vp RBMK

RESULTADOS: Vp COMPARADOS

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

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

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

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

RESULTADOS

APLICACIÓN DEL TRABAJO Investigación científica: corroborar fenomenología y desarrollar modelos. 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.

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

Ejemplo de registro de crecimiento en material irradiado.

Medición de fisura en superficie de fractura. N de Línea Longitud Fisura RDIH (mm) 1 2.931 2 3.768 3 3.981 4 4.097 5 4.155 6 4.183 7 4.068 8 3.895 9 3.203 Promedio 3.902 Tiempo (min) 1147 Vp (m/s) 5.67E-08 RDIH

Comparación de resultados obtenidos en nuestro grupo con otros recopilados internacionalmente.

VAMOS CAMPEÓN