Materiales y Combustibles Nucleares 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 OBJETIVOS 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.
Materiales Nucleares Parte 1: Componentes nucleares Propiedades 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.
¿Qué hemos visto de materiales? Uniones de átomos y iones Estructuras Defectos Tipos - Determinación Cambios - Estabilidad Materiales Modificaciones Microestructuras Propiedades mecánicas Falla - Degradación Materiales específicos Aceros Aleaciones metálicas Cerámicos Compuestos
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
Selección de materiales 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