Estudio de aleaciones U-Nb-Zr para el desarrollo de un combustible

Estudio de aleaciones U-Nb-Zr para el desarrollo de un
combustible nuclear de tipo monolítico
Resumen
La política de no proliferación llevada adelante a nivel mundial en el marco del
programa Reduced Enrichment for Research and Test Reactors (RERTR),
promueve la conversión de los núcleos de los reactores de investigación y
producción de radioisótopos de modo que utilicen combustibles con un
enriquecimiento ≤20% 235U). Para lograr este objetivo, se estudian aleaciones con
una mayor densidad de U. En este contexto, se seleccionaron en el año 1996, a
nivel internacional, las aleaciones U(Mo) y U(Zr,Nb), entre otras, como
candidatas para la fabricación de combustibles dispersos.
A principios de la década del 2000, se propone el desarrollo a nivel mundial de
combustibles del tipo monolítico con núcleo de U(Mo) en paralelo al desarrollo
de los combustibles tipo dispersos. En 2005 se inicia en Argentina en simultáneo
el desarrollo de miniplacas del tipo monolítico U(Zr,Nb)/Zry-4. Este desarrollo
da origen a los objetivos principales de esta tesis doctoral: el estudio de la
estabilidad de la fase γU(Zr,Nb) en un entorno de concentraciones que permita
alcanzar densidades de U de entre 7 y 10 gU/cm3 y la selección de una
concentración para evaluar el efecto de distintos parámetros de fabricación.
La estabilidad de la fase γU(Zr,Nb) se estudió mediante difracción de rayos X,
microscopía óptica y electrónica de barrido, análisis dispersivo en energía y
medición dinámica de la resistividad eléctrica a distintas velocidades de
enfriamiento controlado. El conjunto de resultados obtenidos permitió
seleccionar la concentración U-33Zr-6Nb (% en peso) para fabricar dos pares de
miniplacas laminadas a 650ºC y 850ºC. Se destaca que para las cuatro
miniplacas fabricadas, la aleación seleccionada mantuvo la fase γU(Zr,Nb) de
interés, al finalizar el proceso de fabricación.
Palabras claves: Transformaciones de fases, aleaciones de uranio combustibles
nucleares.