TESIS INSTITUTO SABATO
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Ítem Acceso Abierto Desarrollo de técnicas de muongrafía para estudios densitométricos de objetos de importancia estratégica(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Calderón Ardila, Rolando; Asorey, Hernán; Almela, Alejandro; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"La muongrafía, también conocida como radiografía con muones es una técnica en constante desarrollo, similar en concepto a las imágenes de rayos X pero utilizando muones en lugar de fotones. Esta técnica innovadora está siendo ampliamente investigada y aplicada en proyectos científicos y desarrollos tecnológicos en diferentes escenarios al rededor del mundo y representa una oportunidad para la región. En esta tesis se presenta la investigación enfocada en el desarrollo experimental sobre la técnica de muongrafía, presentamos un contenido teórico inicial, una propuesta experimental, investigación, desarrollo y puesta en marcha del primer telescopio de muones modular realizado en la Argentina. Para el desarrollo del proyecto de investigación, también se uso un entorno de simulación para calcular y caracterizar el flujo de partículas secundarias producidas en la interacción de rayos cósmicos con la atmósfera. Estos estudios computacionales se basan en trabajos previos y en desarrollo, algunos en los cuales continuamos colaborando actualmente. En nuestro caso nos enfocamos principalmente en el flujo de muones atmosféricos para estimar la respuesta del detector. Adicionalmente se trabajo con un enfoque a futuro pensando en estudiar la interacción de estas partículas con las estructuras geológicas o civiles de interés. Se construyo un detector prototipo usando paneles formados por barras centelladoras de plástico configuradas como arreglos perpendiculares, integrados con una electrónica multicanal desarrollada en el grupo ITeDA. En el trabajo experimental se caracterizo y calibro la respuesta individual de los píxeles de los planos detectores y su conjunto. Estudiamos la factibilidad de aplicación de la técnica realizando diferentes mediciones y diferentes enfoques o prototipos, se midió el fondo de radiación en Buenos aires diferentes ángulos cenitales, se estimaron densidades con el método de transmisión usando ladrillos de plomo de referencia y la prueba de concepto realizando una muongrafía a una estructura civil, en este caso el edificio del acelerador Tandar ubicado en el centro atómico constituyentes.Ítem Acceso Abierto Estudio de las variables que afectan la precipitación de hidruros en aleaciones de circonio(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Müller, Sebastián Carlos; Domizzi, Gadys; Luppo, María Inés; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"La precipitación de hidruros en aleaciones de circonio afecta la integridad mecánica y la vida útil de estos materiales durante su operación en reactores nucleares. Esto ha motivado la investigación científica sobre esta temática durante los últimos 50 años, en donde aun quedan aspectos a indagar en lo que hace a la comprensión de la precipitación de hidruros. Esta tesis presenta un estudio experimental de la precipitación de hidruros en dos tubos de presión CANDU: Zr-2,5Nb y Zircaloy-2. El trabajo de tesis se enfoca en el efecto de la velocidad de enfriamiento sobre la precipitación, en la determinación de los granos del material en los que precipitan los hidruros, en la solubilidad de hidrógeno y en la caracterización de hidruros mediante microscopía electrónica de transmisión. La hidruración de las muestras de ambas aleaciones estudiadas se llevó a cabo mediante las técnicas de carga gaseosa y carga catódica de hidrógeno. Para el análisis experimental se utilizaron las siguientes técnicas de caracterización: microscopía óptica, microscopía electrónica de transmisión, difracción de rayos-X y de neutrones, y calorimetría diferencial de barrido. El análisis mediante las técnicas de difracción permitió estudiar los hidruros formados en las distintas familias de granos α -Zr que constituyen la textura cristalográfica de tubos de presión, la relación de orientación hidruro-matriz y la probabilidad de precipitación en las distintas familias. Para el Zr-2,5Nb, la máxima probabilidad de precipitación se atribuyó a los granos que tienen el polo (0 0 0 1) α paralelo a la dirección radial del tubo, mientras que los valores más bajos de probabilidad se obtuvieron para los granos que tienen dicho polo paralelo a la dirección hoop. Las observaciones de microscopía electrónica indicaron que la proyección de las placas de hidruro es compatible con un plano de hábito cercano a {1 -1 0 7} α , en ambas aleaciones estudiadas. Los apilamientos de placas de hidruro se analizaron en función de una interpretación geométrica basada en conceptos postulados por otros autores, ofreciendo una posible explicación para la estructura de los hidruros metalográficos observados mediante microscopía óptica. Comparando la solubilidad de hidrógeno entre muestras enfriadas en horno y muestras templadas, se observó un corrimiento hacia mayor solubilidad al aumentar la velocidad de enfriamiento.Ítem Acceso Abierto Diseño, síntesis y caracterización estructural y mecánica de nanomateriales porosos robustos(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Ramallo, Juan Ignacio; Fuertes, María Cecilia; Bringa, Eduardo Marcial; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"La integración de películas de materiales nanoporosos robustos en dispositivos es un tema de gran interés en la actualidad. La porosidad le brinda a las películas nuevas funcionalidades, pero puede generar la pérdida de la estabilidad química y estructural. El incremento de la estabilidad de estos sistemas porosos es de gran importancia para poder aplicar estos materiales en dispositivos durables y reutilizables. En esta tesis se realizó el diseño, la síntesis y la caracterización estructural, química y mecánica de sistemas porosos que forman parte de diversos dispositivos: sensores ópticos, catalizadores, celdas de combustible y adsorbentes. En todas estas aplicaciones, la funcionalidad viene dada por la porosidad accesible y la composición. La integridad estructural de estas películas porosas fue uno de los parámetros a optimizar; parámetros mecánicos como módulo elástico, dureza, trabajo elástico y plástico, resistencia a la delaminación y fractura, entre otras, se evaluaron utilizando nanoindentación. Se relacionaron sus características estructurales (espesor, porosidad, tamaños de poros, orden poroso, cristalinidad, etc.) y químicas (composición, modificación superficial o con nanopartículas) con las propiedades mecánicas y tribológicas de los materiales. Así, se estudiaron experimentalmente películas porosas de óxidos (SiO2 y TiO2) basadas en nanopartículas. También se estudiaron películas obtenidas por sol-gel: tratadas térmicamente (SiO2 y TiO2, óxidos mixtos con Zr e híbridos con un grupo funcional vinilo) sometidas a ensayos de disolución, y consolidadas con rayos X de alta intensidad (TiO2 con nanopartículas de Ag en su interior). En el caso del TiO2 nanoporoso, se realizaron simulaciones de Dinámica Molecular utilizando deformación homogénea, para comprender la deformación a escala nanométrica y el efecto del tamaño de poro y la fracción porosa sobre las propiedades mecánicas. El objetivo es inspirar nuevas metodologías de síntesis para obtener materiales con propiedades mecánicas mejoradas. Finalmente, se estudiaron de forma experimental metales nanoporosos: oro y tantalio. En el caso del oro, se estudió el efecto de la irradiación sobre películas nanoporosas funcionalizadas con Al2O3. En el caso del tantalio, se estudió el efecto del tamaño de ligamento en micropartículas nanoporosas.Ítem Acceso Abierto Estudio del efecto magnetocalórico en perovskitas de La0.6 Sr0.4(CoFe)O3(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Morales, Fabiana; Quintero, Mariano; Sacanell, Joaquín; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"En esta tesis se presenta la síntesis, caracterización de estructura, morfología, propiedades magnéticas y el estudio del Efecto magnetocalórico en las perovskitas La 0,6 Sr 0,4 Co1- x Fe xO3. Específicamente nos centramos en el estudio de la influencia de la estructura y dopaje en las propiedades magnéticas y en el efecto magnetocalórico de las mismas. El estudio del efecto magnetocalórico (EMC) se define como el estudio de la variación adiabática o del cambio isotérmico en la entropía magnética de un material cuando se aplica un campo magnético externo[1]. Este EMC depende de las propiedades magnéticas de los materiales por lo que nos vimos interesados en estudiar el EMC en perovskitas tipo ABO3, donde en el sitio A se encuentran la tierra rara La y el alcalino terreo Sr en proporciones 0,6 y 0,4 debido a que se ha reportado que tiene una transición magnética a temperaturas cercanas a la temperatura ambiente y en el sitio B decidimos usar metales de transición cómo lo son el Fe y Co, para estudiar su influencia en el comportamiento magnético y EMC. Para estudiar la influencia del dopaje, en este trabajo iniciamos con el estudio del comportamiento magnético y el EMC de polvos nanoestructurados La0,6Sr0,4Co1-xFexO3 entre las muestras límites que son las que tienen x=0 La0,6Sr0,4CoO3 (LSCO) y x=1 La0,6Sr0,4FeO3 (LSFO). Usando ese conocimiento como base, analizamos finalmente el comportamiento de los dopajes intermedios con x = 0,2, 0,5 y 0,8. Las muestras fueron sintetizadas mediante un método desarrollado en el laboratorio, que permite obtener nanopartículas desaglomeradas, conocido como método de mojado de poros. Para el cual se prepararon soluciones con dopajes de hierro x = 0, 0,2, 0,5, 0,8 y 1 y se utilizaron membranas de policarbonato con poros de 200 nm y 800 nm. Dado que las muestras fueron tratadas térmicamente a temperaturas de 800°C y 1000°C, se obtuvieron un total de 18 muestras. Mediante difracción de rayos X, se observó que las muestras LSCO con x=0 exhiben dos fases una fase cúbica y una ortorrómbica. Para las muestras LSFO con x = 1 se obtiene una estructura de tipo perovskita romboédrica, asociada al grupo espacial R3̅c, y se observaron impurezas que pueden asociarse a una presencia mínima de hematita. Para las muestras dopadas se obtuvo que todas las muestras cristalizan en el grupo espacial R3̅c independientemente de la relación Co/Fe presente en la perovskita. Los tamaños de cristalita para todas las muestras van desde los 28,8 nm hasta los 60 nm. En cuanto a la morfología, las muestras mostraron forma de nanotubos y nanohilos, en general. En una de las muestras dopadas se observaron aglomerados de partículas amorfas. Los diámetros de los nanohilos y los espesores de las paredes de los nanotubos, correlacionan con el tamaño de las partículas, yendo desde aproximadamente 90 nm a 160 nm. En el caso de los tubos, se observó que el tamaño medio de partículas que los conforman dependen del dopaje con hierro, a mayor dopaje con hierro se observaron tamaños más chicos de partículas y formaciones de paredes más compactas. Una vez analizadas la estructura y morfología de las muestras, estudiamos el comportamiento magnético en todas las muestras. A partir de las mediciones de magnetización en función de la temperatura, observamos transiciones del estado paramagnético al ferromagnético, con la presencia de un estado bloqueado a bajas temperaturas. Obtuvimos las temperaturas de Curie y de bloqueo (TC y TB). Se observó que el dopaje de hierro provoca una disminución en la magnetización máxima de las muestras. Este efecto es consistente a través de todas las mediciones, independientemente del tamaño de poro o el tratamiento térmico aplicado. A su vez observamos que las muestras con tratamiento a 800°C presentan una temperatura de bloqueo más alta que las muestras tratadas a 1.000°C. Las mediciones de magnetización en función de la temperatura exhiben un comportamiento típico de materiales ferromagnéticos. Sin embargo, en las muestras con mayor dopaje de hierro (x ≥ 0,8) no se observó una TC en el rango de medición, de 50K a 400K. Del estudio de la magnetización en función del campo magnético, observamos que el dopaje con hierro afecta tanto la magnetización de máxima (Mmáxima) como el campo coercitivo (HC) de las muestras. La Mmáxima tiende a disminuir al aumentar el dopaje con Fe, mientras que la influencia en HC es menos regular. Las muestras con menor dopaje de Fe presentan curvas de histéresis con comportamiento ferromagnético por debajo de TC y paramagnético por encima de TC. Por su parte, las muestras con mayor dopaje de hierro muestran un aumento del campo coercitivo y un comportamiento bloqueado, reminiscente a sistemas superparamágneticos. Realizamos un estudio de Arrot donde determinamos que la transición magnética es de segundo orden para todas las muestras estudiadas. Finalmente, realizamos un estudio del EMC indirecto a través del cálculo del cambio en la entropía magnética ∆S, en función de la temperatura y el campo magnético aplicado. Observamos que las muestras con mayor contenido de cobalto poseen un ∆Smáx que es mayor y tienen un ancho del pico de ∆S en función de la temperatura más angosto que en las muestras con mayor contenido de dopaje de hierro, las cuales a medida que se aumentaba el dopaje mostraban una amplificación del rango de temperaturas donde hay un cambio en la entropía.Ítem Acceso Abierto Modelos y mecanismos de fases topológicas superconductoras(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Gruñeiro, Leonel José; Arrachea, Liliana; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"La búsqueda y detección de estados topológicos de la materia es un campo sumamente activo tanto en la física teórica, como en la experimental. La rama que se encarga de estudiar los superconductores topológicos presenta, de un tiempo a la fecha, un interés particular. La motivación principal se halla en el hecho de que esta fase se encuentra caracterizada por estados localizados en los bordes (estados de Majorana) y que los mismos poseen una estadística no-abeliana la cual resulta muy importante en la carrera por la computación cuántica. El objetivo principal de la presente tesis es el estudio teórico de los ingredientes y mecanismos, en sistemas de baja dimensionalidad, que son relevantes para la generación de fases topológicas superconductoras. En particular, se estudian y proponen métodos de detección de los estados de borde correspondientes a partir de experimentos de transporte. En una primera parte se estudia la corriente Josephson y los espectros de Andreev para todas las posibles configuraciones en donde se tienen superconductores topológicos con simetría de inversión temporal (TRITOPS). Se incluye un Quantum Dot interactuante en la juntura y se discuten los efectos de la orientación relativa entre los vectores de acoplamiento spin-órbita, así como el impacto de las interacciones de muchos cuerpos. En una segunda parte, se analizan configuraciones de dos terminales con un superconductor topológico bajo la acción de un campo magnético y acoplamiento spin-órbita, y un Quantum Dot embebido. Se examinan las excitaciones y las propiedades de transporte para sistemas en condiciones similares a las experimentales. Finalmente, se discuten y señalan las principales características a tener en cuenta en la observación de picos de conductancia a voltaje cero, haciendo uso de la información complementaria arrojada por los espectros de energía. En ambos casos, se hace uso del formalismo de funciones de Green de Schwinger-Keldysh para el cálculo de las propiedades de transporte, así como de métodos efectivos para el cómputo de los espectros de energía. En este último caso, se analiza la factibilidad de los sistemas efectivos así como sus límites.Ítem Acceso Abierto Ergodicidad, entropía y entrelazamiento en sistemas multipartitos(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Bergamasco, Pablo D.; Rivas, Alejandro M. F.; Carlo, Gabirel G.; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"En los últimos años, el interés en los out-of-time ordered correlators (OTOCs) ha experimentado un aumento significativo. Esto se debe principalmente a su capacidad para caracterizar la dinámica en sistemas de muchos cuerpos, así como en física de altas energías y gravedad cuántica. En la comunidad de caos cuántico, ha existido un enfoque constante en la búsqueda de indicadores que permitan comprender la naturaleza de la dinámica en sistemas cuánticos, similar al papel desempeñado por el exponente de Lyapunov en sistemas clásicos. El OTOC se presenta como una herramienta prometedora en este sentido. Además, el Teorema OTOC-RE ha establecido una conexión entre los OTOCs y la segunda entropía de Renyi, lo que ha aumentado aún más su interés. A pesar de que la investigación sobre OTOCs se ha centrado principalmente en sistemas de un solo grado de libertad, existe un vacío de conocimiento sobre su comportamiento y utilidad en sistemas multipartitos. En un estudio detallado, se examinaron los OTOCs en un sistema bipartito compuesto por dos mapas de gato acoplados con dinámicas regulares o caóticas. Los resultados revelaron que el comportamiento de los OTOCs se asemeja cualitativamente a la Entropía de von Neumann, una medida global de complejidad en el espacio de fase. Esto se demostró a través de relaciones entre la Entropía de von Neumann y la Entropía Lineal, así como el Teorema OTOCRE. En resumen, se estableció un vínculo significativo entre los OTOCs y la complejidad global del sistema. Uno de los hallazgos clave fue que el comportamiento de los OTOCs, incluyendo su crecimiento inicial y saturación, depende en gran medida del tipo de dinámica presente en el sistema. En particular, se observó que un solo grado de libertad caótico es suficiente para que las medidas de complejidad alcancen los valores predichos por la teoría de matrices aleatorias (RMT). Sin embargo, cuando al menos uno de los grados de libertad posee una dinámica regular, el crecimiento exponencial de los OTOCs no se manifiesta en condiciones iniciales localizadas. En un estudio adicional, se profundizó en el Teorema OTOC-RE utilizando el mismo sistema bipartito y tres bases de operadores diferentes. Se descubrió que no todos los OTOCs contribuyen de la misma manera al promedio, lo que significa que solo una fracción menor de la base de operadores es necesaria para recuperar la Entropía Lineal. Además, se observó que el número de operadores relevantes necesarios para caracterizar la entropía lineal puede servir como un indicador alternativo de complejidad, similar al concepto de complejidad algorítmica. Estos operadores relevantes se destacaron a través de su representación en el espacio de fase, que sigue las huellas cuánticas de la evolución clásica correspondiente. El trabajo se extendió al estudio de sistemas abiertos disipativos, centrándose en el rotor pateado disipativo y modificado (DMKRM). En este contexto, se encontró que el OTOC exhibe un rápido crecimiento seguido de un decaimiento exponencial que se relaciona estrechamente con el exponente de Lyapunov rescalado de su contraparte clásica. Aunque no se pudo extraer directamente el exponente de Lyapunov del OTOC, se identificó un comportamiento similar que se denominó “exponente Lyapunov cuántico”. Además, se demostró que el OTOC es más sensible que otras medidas de complejidad, como el Índice de Participación de Autovalores (IPR), para distinguir los regímenes dinámicos del sistema, y que la interacción entre scrambling y disipación es esencial para la complejidad en sistemas cuánticos disipativos. En resumen, este trabajo de tesis doctoral ha avanzado significativamente en la comprensión de los OTOCs y su aplicación en sistemas bipartitos y disipativos. Los OTOCs se revelaron como una herramienta valiosa para caracterizar la complejidad y la dinámica en sistemas cuánticos, y su comportamiento se relacionó con la naturaleza de la dinámica presente en el sistema, tanto tiempos menores al tiempo de Ehrenfest como para tiempos largos. Estos hallazgos tienen implicaciones importantes en campos como la física de altas energías, la gravedad cuántica y la comprensión de sistemas multipartitos y disipativos.Ítem Acceso Abierto Precision in Drell Yan Lepton pair production at hadron colliders(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Der, Manuel; de Florian, Daniel; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"Over the last decade and given the impressive agreement between the Standard Model (SM) and the LHC experiments, particle physics has progressively become a precision science. In this scenario, where both SM and Beyond the Standard Model (BSM) physics must be tested through small deviations between theory and experiment, Drell Yan lepton pair production happens to gather the important properties of a precision observable. As the experimental determination for Drell Yan reaches the percent level, the study of this mechanism works both as an important testground for the Standard Model and as a way to evaluate alternative BSM theories, as well. Therefore, theory must be ready for this appointment by producing equally accurate instruments to correctly interpret the available high-precision data. One of the ways to access the Drell Yan mechanism is the inclusive cross-section. In this sense, in the first part of this work we complete the set of NNLO initial state corrections to the neutral current contributions to Drell Yan lepton pair production. We add both the mixed QCD⊗QED and the NNLO QED terms to the perturbative expansion of the production of a Z boson in hadronic collisions. Specifically, we obtain these corrections by exploiting the resemblance between the abelian part of QCD and the EW f f γ vertex to develop a suitable abelianisation procedure to extract the mixed order O(αsα) and even the pure electromagnetic O(α 2) results. Furthermore, in order to offer an integral description of the mechanism, we dig deeper and focus on the fully exclusive calculation of the mixed QCD⊗QED correction terms. In order to achieve this goal, we extend the qT -subtraction method, originally developed to address pure QCD corrections, to apply it to the calculation of the mixed NNLO contributions. We present the explicit expressions for the subtraction term and the hard factor, therefore providing all the ingredients needed for the application of the formalism up to O(αsα). We compute the mixed QCD⊗QED corrections and study the phenomenological impact at the level of kinematical distributions. Our exclusive computation was implemented within a parton level Monte Carlo code, which allows the user to apply arbitrary kinematical cuts on the final-state leptons and to compute the specified distributions in the form of bin histograms. The kinematical dependence of the full differential calculation, together with the magnitude of the inclusive result, were shown to be relevant and highly non trivial at the LHC energies.Ítem Acceso Abierto Inspección de fabricación y soldadura, selección de materiales y asesoramiento técnico para los proyectos CAREM 25 y centrales nucleares (NA-SA)(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Bertolani, Gabriel Alejandro; Taboada, Rodrigo Emmanuel; González, Rubén Omar; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"Este trabajo de tesis se centra en una evaluación exhaustiva de proyectos en la industria nuclear, con un enfoque particular en aspectos clave como la inspección y calificación de soldadura, la aptitud y selección de materiales, como así también el desarrollo de especificaciones técnicas. Dividida en dos capítulos, se exploran en profundidad los trabajos llevados a cabo para el Proyecto CAREM25 y para las centrales nucleares de potencia operadas por Nucleoeléctrica Argentina (NASA). El primer capítulo, se enfoca en la inspección y calificación de soldadura, junto con la fabricación de componentes destinados al Proyecto CAREM25. Mediante inspecciones en el lugar, se asegura la conformidad con las especificaciones técnicas y se supervisa la soldadura e instalación de los diferentes componentes correspondientes al proyecto. Los hallazgos identifican problemáticas tales como la corrosión y la insuficiente penetración en las soldaduras. Las conclusiones resaltan la importancia de tratar la corrosión, problemas de soldadura, contaminación ferrítica, así como el cumplimiento normativo y la revisión documental. Se realizaron ajustes en los procedimientos de soldadura para garantizar la ausencia de corrosión intergranular. Estos ajustes incluyeron la implementación de métodos y procedimientos para la detección de la corrosión intergranular. Además, se trató el inconveniente relacionado con el desnivel del Liner en el Módulo 1, aplicando soluciones apropiadas para su resolución. El segundo capítulo se enfoca en las asesorías, en el campo de los materiales, proporcionadas a Nucleoeléctrica Argentina (NASA). Se trata la aptitud de materiales, identificando incumplimientos en el contenido de ferrita delta que podrían provocar fisuración en caliente o sensibilización. Además, se consolidó una especificación técnica detallada para el embalaje, transporte y almacenaje de componentes metálicos internos del reactor (Clase C1), asegurando la seguridad en todas las etapas. También se redacta una especificación actualizada para los materiales base níquel, como los Inconel 718 y X-750, empleados en los reactores Atucha I y II, destacando la importancia de los tratamientos termomecánicos para garantizar las propiedades mecánicas preestablecidas para materiales de componentes que serán internos del reactor. Además, se discute el desafío del reemplazo de un tanque corroído por ácido sulfúrico, presentando soluciones, entre ellas la implementación de aceros inoxidables austeníticos como el AISI 316 o la Aleación 20, resaltando la importancia de la elección precisa de materiales para asegurar la resistencia del material al ácido sulfúrico en todas sus concentraciones y en condiciones dinámicas, lo que a su vez garantizará la integridad y el funcionamiento óptimo del nuevo tanque. En conjunto, esta tesis contribuye al conocimiento en la industria nuclear, enfatizando la selección meticulosa de materiales y la resolución eficaz de problemas para garantizar la seguridad y la eficiencia en el ámbito nuclear.Ítem Acceso Abierto Efecto de la irradiación iónica en el polietileno de las prótesis articulares de cadera(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") del Grosso, Mariela F.; García Bermúdez, Gerardo; Forlerer, Elena; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"El polietileno de ultra alto peso molecular, (ultra high molecular weight polyethylene, UHMWPE), es un excelente biomaterial que presenta estabilidad química, resistencia al desgaste y buenas propiedades mecánicas. Por esas propiedades es muy utilizado en reemplazos de articulación en caderas y rodillas. Sin embargo luego de largos años en servicio, las pequeñas partículas que se generan por la fricción con la contraparte metálica produce el aflojamiento aséptico y la osteólisis que constituye un factor decisivo en el fracaso a mediano plazo de la prótesis, induciendo a su reemplazo. Al irradiar un material polimérico con iones pesados se producen modiñcaciones en sus propiedades físicas y químicas. La gran densidad de energía depositada por estos iones al penetrar en la materia, forma nuevos compuestos superficiales que producen cambios a nivel macroscópico. Uno de los efectos producidos por la radiación es el aumento local del peso molecular del polímero mediante la ligadura de cadenas poliméricas adyacentes, entrecruzado. Se presentan en este trabajo los resultados obtenidos en muestras de UHMWPE irradiadas con diferentes iones pesados. Se estudiaron los cambios estructurales producidos en la región superficial de la muestra por intermedio de la medición de la resistencia al desgaste y mediante espectroscopia de absorción de infrarrojo (Fourier Transform Infrared FTIR). Se determinó por primera vez, en ambas experiencias, que existe un número particular de iones por unidad de área, denominado fluencia óptima, que depende fuertemente del tipo de ión, masa y energía incidente, para la cual se maximiza una determinada propiedad del material. Se desarrolló un código Monte Cario para explicar este fenómeno, basándose en un modelo simple de deposición de la energía en las trazas iónicas. Los resultados obtenidos son compatibles con las predicciones del modelo. De este trabajo realizado con irradiación de iones a alta energía se obtuvo una mejora sustancial en la resistencia al desgaste en UHMWPE a fluencias inferiores de las publicadas en la literatura con irradiación a menor energía.Ítem Acceso Abierto Influencia de parámetros de fabricación sobre tensiones residuales en tubos de fibra de Carbono-Epoxi(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Eichhorn, Gustavo Francisco; Belinco, Cesar; Kokubu, Germán; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"El presente trabajo tiene por objeto investigar la influencia de los parámetros de fabricación sobre tensiones residuales en tubos de fibra de carbono-epoxi fabricados mediante enrollamiento filamentario. La investigación llevada a cabo consiste en una descripción conceptual sobre la influencia de las tensiones residuales en el desempeño de los materiales en general y de los materiales compuestos en particular, junto con las técnicas experimentales existentes para determinar las tensiones residuales. Se lleva a cabo un diseño de experimentos para reducir la cantidad de pruebas. Esto se determina teniendo en cuenta que, si bien para la fabricación de tubos compuestos influyen una gran cantidad de parámetros de proceso, el equipamiento y las facilidades propias y de terceros, no permiten realizar una gran cantidad de pruebas. Esto conlleva a seleccionar cuidadosamente las técnicas experimentales de evaluación de tensiones residuales, la cantidad de tubos a ensayar y las variables a medir más adecuadas. En la parte del marco teórico de este trabajo se toman en cuenta algunos modelos teóricos predictivos de tensiones residuales y se postulan hipótesis sobre la influencia de los parámetros de fabricación en las tensiones residuales obtenidas. En cuanto a la parte experimental, primeramente se fabrican los tubos mediante la técnica del enrollamiento filamentario, variándose los parámetros en cada caso, y se curan los tubos en autoclave. Posteriormente, se realizan las mediciones con los tubos ya fabricados. Las tensiones residuales son medidas mediante el método del Corte (Split Method). También se realizan ensayos de resistencia mecánica (mediante ASTM D 2290) con el fin de obtener no solo los valores absolutos de las Tensiones Residuales, sino también su relevancia, es decir, cuanto afectan a la resistencia estructural en los tubos. Se realiza un análisis micrográfico para obtener los porcentajes de fibra, porcentajes de resina y vacíos (también denominados poros o cavidades). Finalmente, las hipótesis son contrastadas con modelos teóricos y los valores experimentales.Ítem Acceso Abierto Dinámica y conversión de energía en sistemas cuánticos forzados lentamente(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Terrén Alonso, Pablo G.; Arrachea, Liliana; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"En esta tesis analizamos fenómenos de transporte a lo largo de dispositivos electrónicos pequeños en el régimen cuántico. Más específicamente, estudiamos sistemas cuánticos de pocos niveles desplazados del equilibrio por el efecto de fuerzas dependientes del tiempo y acoplados a uno o más reservorios macroscópicos mantenidos a diferentes temperaturas y posiblemente a diferentes potenciales químicos. El campo de estudio de este tipo de sistemas a veces se denomina “termodinámica cuántica” [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]. El objetivo de este capítulo es proporcionar un breve mapa conceptual del contexto en el que se desarrolla este trabajo. Se presentan consideraciones generales sobre efectos de bombeo, máquinas térmicas cuánticas y su relación con conceptos geométricos. La termodinámica en sistemas cuánticos en la nanoescala ha sido un tema de investigación de rápido crecimiento en los últimos años, surgiendo en la intersección de la mecánica estadística, la nanociencia, la información cuántica, así como la física atómica y molecular. Un objetivo paradigmático en este campo es concebir y realizar máquinas térmicas en el dominio cuántico que, al igual que los ciclos termodinámicos clásicos, transformen calor en trabajo útil o utilicen trabajo para refrigerar [9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21]. El desarrollo de máquinas térmicas eficientes que operen en el régimen cuántico es, a su vez, de gran relevancia para las tecnologías cuánticas. Numerosas propuestas teóricas [22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32] han estimulado esfuerzos en diversas plataforma experimentales [33, 34, 35], incluyendo dispositivos de estado sólido [36, 37, 38, 39] y sistemas nanomecánicos [40, 41, 42, 43, 44], así como también en experimentos de átomos fríos y trampas de iones [45, 46, 47, 48, 49]. En este trabajo consideraremos una clase particular de máquinas térmicas: aquellas para las cuales los parámetros externos que controlan el estado microscópico de la sustancia de trabajo cambian lentamente en el tiempo. Como consecuencia, el estado interno del sistema será muy parecido al estado de equilibrio térmico. Esta condición resulta de gran utilidad para evaluar la dinámica de la energía y nos proporciona una interesante estructura geométrica de la que sacar provecho. A partir de los trabajos seminales de Aharonov y Bohm [50], así como de Berry [51], los efectos geométricos han atravesado muchas áreas de la física. En el transporte cuántico, distintas contribuciones de origen geométrico afectan las corrientes de carga y energía. Para una configuración típica que consta de un sistema cuántico central acoplado a reservorios macroscópicos, se demostró que la carga bombeada en un sistema accionado periódicamente tiene un origen geométrico [52, 53, 54, 55, 56, 57], similar a la fase de Berry [51]. Este efecto de transporte se puede expresar en términos de una integral de línea cerrada en el espacio de parámetro forzantes y es independiente de la presencia de una diferencia de potencial externo. Un enfoque similar se adoptó para analizar el transporte de calor en un sistema paramétrico de dos niveles débilmente acoplado a baños bosónicos [58]. La descripción geométrica de las fuerzas inducidas por parámetros externos [59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67] está estrechamente relacionada con estas ideas, incluyendo el magnetismo geométrico [68, 69] con la extensión de las funciones de respuesta geométrica a sistemas abiertos y discutiéndose en relación con el bombeo de pares de Cooper [70]. Los efectos disipativos son una característica fundamental de los procesos termodinámicos de tiempo finito. Hace algunas décadas se desarrolló un enfoque interesante que vincula la disipación con la geometría para sistemas macroscópicos forzados lentamente [71, 72, 73, 74,75]. Más recientemente, estas ideas se generalizaron al caso cuántico [76, 77, 78, 79], y en particular para sistemas acoplados a baños macroscópicos cerca del equilibrio [69, 80, 81] usando la teoría de respuesta lineal. Conceptos geométricos como la métrica termodinámica y la longitud termodinámica fueron introducidos recientemente como herramientas prometedoras para caracterizar la energía disipada y diseñar protocolos óptimos [miller2019dic, 82, 83, 84, 81, 86]. Este vasto volumen de investigación que vincula la geometría con el transporte sugiere naturalmente conexiones similares para las máquinas térmicas. En primer lugar, las máquinas térmicas requieren de variaciones periódicas de parámetros de control, por lo que es esperable que los efectos geométricos (en el sentido de Berry) desempeñen un papel importante. Por otro lado, la eficiencia con la que operan estos sistemas se reduce a causa de la disipación. En este caso, la geometría entra en la física a través de un concepto diferente: la longitud termodinámica. En los Capítulos 5 y 6, bajo suposiciones bastante generales, mostraremos que el funcionamiento de las máquinas térmicas cuánticas y la conversión subyacente de calor en trabajo está fundamentalmente ligado a tales efectos geométricos. Los mecanismos de conversión y disipación pueden ser respectivamente descriptos por diferentes componentes de un solo tensor geométrico térmico. Como se dijo anteriormente, la componente de conversión calor-trabajo se puede expresar en términos de una fase de tipo Berry, que tiene una curvatura de tipo Berry asociada [51] (ideas similares se pueden encontrar en Refs. [87, 88]). Además, es sabido que la disipación y la producción de entropía admiten una descripción geométrica en términos del concepto de longitud termodinámica [71, 72, 73, 74, 75, 89, 90, 91, 69, 92]. Este enfoque geométrico ha demostrado ser útil para optimizar procesos termodinámicos de tiempo finito (se pueden encontrar ejemplos en [83, 93, 94, 95] para sistemas clásicos y [96, 81, 97] para sistemas cuánticos), incluyendo el ciclo de Carnot de tiempo finito [86, 97] y motores forzados lentamente [98, 99, 100, 101, 102]. Sin embargo, estos ciclos se caracterizan por tener la sustancia de trabajo acoplada a un solo reservorio, o completamente desacoplada de los reservorios. En este trabajo generalizaremos esta definición de longitud y área en el espacio de parámetros para incluir máquinas que se mantienen acopladas a los reservorios a lo largo de todo el ciclo. Además, veremos que estos conceptos geométricos son muy útiles para buscar parametrizaciones óptimas. Un caso importante que abordamos en este trabajo es el circuito RC cuántico de la Sección 2.4, el cual está acoplado a un solo reservorio fermiónico. Tratada como una máquina adiabática, el efecto del forzado dependiente del tiempo se traduce en una acumulación de carga neta en el capacitor. En analogía con el efecto de bombeo, este último tiene una naturaleza geométrica. Además, la dinámica de la energía es totalmente disipativa y se puede caracterizar mediante el mismo concepto de longitud termodinámica. En el Capítulo 2 resumiremos y motivaremos los sistemas físicos específicos en los que aplicaremos los conceptos generales a desarrollar a lo largo de la tesis. Se trata esencialmente de bits cuánticos y puntos cuánticos, considerados en diferentes regímenes. El capítulo 3 está dedicado a la discusión de las herramientas y métodos teóricos que utilizamos para obtener los resultados de los modelos. Revisamos la formulación de la dinámica adiabática propuesta por Ref. [80], similar a la fórmula de Kubo, en este caso realizando una expansión en la velocidad de los parámetros forzantes. Incluimos una introducción general de ecuaciones maestras cuánticas aplicadas a sistemas débilmente acoplados como se desarrolla en Ref. [103]. También revisamos el método de funciones de Green de muchos cuerpos (en equilibrio) y la técnica de grupo de renormalización numérica (NRG) para el modelo de impurezas de Anderson. En el Capítulo 4 consideramos un punto cuántico forzado lentamente con interacción local de Coulomb, acoplado a un solo reservorio fermiónico a T = 0. Calculamos la dinámica adiabática de carga, el espín y la energía, considerando el sistema como una realización generalizada de un capacitor cuántico. Mostramos que la acumulación de carga fuera de equilibrio tiene una naturaleza geométrica y que la disipación tiene la forma de una ley de Joule instantánea. Esto último conduce a relaciones generalizadas de fluctuación-disipación. En el Capítulo 5 aplicamos los resultados de la dinámica adiabática para una clase particular (pero amplia) de Hamiltonianos. Aprovechamos la estructura matemática emergente de este enfoque para desarrollar un marco teórico general, útil para caracterizar las máquinas térmicas cuánticas en el régimen de forzado lento. Definimos el llamado tensor geométrico térmico y derivamos expresiones para caracterizar las cualidades importantes de los motores térmicos y refrigeradores (por ejemplo, conversión de calor en trabajo, disipación eficiencias) en términos de este tensor. También ejemplificamos los conceptos desarrollados a través de un ejemplo explícito: un punto cuántico forzado conectado a dos reservorios fermiónicos. En el Capítulo 6 retomamos algunos de los resultados obtenidos en el Capítulo 5 para abordar el problema de encontrar protocolos óptimos para una máquina térmica dada. La potencia de un motor térmico y la eficiencia de los modos operativos de motor y refrigerador se reducen a un problema isoperimétrico con métricas y curvaturas subyacentes no triviales. Ilustramos el procedimiento en un bit cuántico acoplado a dos reservorios, nuevamente operando como una máquina térmica mediante un protocolo adiabático. Finalmente, en el Capítulo 7 resumimos los resultados de la presente tesis y damos una perspectiva futura sobre cómo podría continuarse este trabajo.Ítem Acceso Abierto Estudio de las temperaturas de transformación α' → γ (martensita inducida por deformación - austenita) en aceros inoxidables(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Peláez, Pablo; Fava, Javier; Neyra, Miriam; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"El fenómeno de endurecimiento por transformación de fase inducida por deformación es observado comúnmente en los aceros inoxidables de la serie AISI 300. El grado de endurecimiento está limitado por la estabilidad estructural del material. En este sentido, durante el trabajado en frío, los aceros inoxidables austeníticos con bajo contenido de níquel son propensos a sufrir el cambio de fase inducido por deformación de la fase austenita-γ (FCC) a la fase martensita-α′ (BCC o BCT). Por otro lado, mediante tratamientos térmicos (TT) que involucran calentamientos isotérmicos y/o calentamientos continuos, la fase austenita puede ser recuperada. El grado de la reversión está relacionado con la temperatura del TT por encima de la temperatura AS (temperatura a la cual la transformación de martensita a austenita comienza en un proceso de calentamiento). Se obtiene un 100 % de austenita cuando la temperatura del TT iguala a AF (temperatura de finalización de la austenización); el resultado depende también del tiempo del TT y de la deformación inicial En este trabajo se estudió la reversión de la martensita inducida por deformación a austenita en aceros inoxidables austeníticos AISI 304L, AISI 321 y un acero rico en Nb. Las muestras utilizadas fueron traccionadas hasta la rotura resultando en cantidades diferentes de martensita-α′ a lo largo de la probeta. La formación de martensita-α′ y su reversión a austenita- γ proporcionan una combinación de buenas propiedades mecánicas, como la conformabilidad y la resistencia. Es importante conocer las temperaturas de reversión de la α′ y las cantidades resultantes de cada fase (γ y α′). Para estudiar estos aspectos, se aplicaron técnicas de ciencias de materiales y métodos electromagnéticos no destructivos. Se realizaron mediciones de saturación magnética que permitieron cuantificar la martensita α′ y realizar dos curvas de calibración para evaluar el contenido de la fase α′: una a partir de mediciones con ferritoscopio y otra en función de las permeabilidades magnéticas. Luego, con la técnica de dilatometría se pudieron determinar las temperaturas de inicio y finalización de la reversión α′ → γ a través de tres métodos de detección de temperatura: el método offset, el método de la 2da derivada y un método capaz de llevar a cabo la deconvolucion de transformaciones superpuestas mediante el ajuste de curvas dilatométricas. Utilizando velocidades de calentamiento entre 2 y 100 °C/s, se obtuvieron diagramas reversión-temperatura-tiempo para los tres tipos de aceros traccionados. Estos diagramas permitieron observar la evolución de los mecanismos de reversión de la martensita-α′, desde su superposición a velocidades de calentamiento bajas hasta su posterior separación a velocidades por encima de los 10 °C/s.Ítem Acceso Abierto Estudio teórico y experimental del proceso de temple(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Salles, Christian; Passarella, Diego; Ranalli, Juan Manuel; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"En el presente trabajo se estudió el proceso de temple de aceros. Este proceso es utilizado en la industria para lograr propiedades finales en piezas templadas, por lo que un óptimo temple será aquel que logre generar una combinación de fases metalúrgicas que dé lugar a las deseadas propiedades mecánicas, minimizando distorsiones y eliminando fisuraciones. En el modelado del proceso de temple de aceros se combinan tres físicas distintas: (i) fenómenos de transferencia de calor, (ii) transformaciones metalúrgicas, y (iii) deformaciones inducidas. Este trabajo se enfocó en el desarrollo de un modelo numérico que contempla los dos primeros campos (térmico y metalúrgico) y su acoplamiento. Como punto de partida para el desarrollo del modelo numérico, se realizaron ensayos de temple instrumentados en probetas cilíndricas (de 1” y 1⁄2” de diámetro) de dos aceros distintos: SAE 1045 y SAE 4140. De esta forma se registraron los valores de temperatura en el centro de las probetas al realizar los temples desde 850°C en aceite de temple a 100°C sin agitación. Esta información es post-procesada (esquema de filtrado basado en el método de difusión no lineal) para obtener las curvas de velocidad de enfriamiento (dT/dt, T), las cuales se utilizaron como punto de partida para el desarrollo del modelo numérico. Por otro lado, las probetas ensayadas fueron caracterizadas metalográficamente (microscopía óptica y mediciones de microdureza) con el fin de comparar las durezas y la proporción de microconstituyentes obtenidos experimentalmente con los predichos por el modelo numérico. El cálculo térmico se realizó considerando una simplificación 1-D axisimétrica de las probetas, y a partir del dato de las temperaturas en el centro de la probeta, se calcula un coeficiente de transferencia térmica inicial (h0). Sin embargo, como este es un parámetro de la superficie de la probeta, calculado con temperaturas en el centro de la misma, se desarrolló una función de ajuste que permite obtener un hf que logra copiar la historia térmica de la probeta. Una vez resuelta la evolución térmica de las barras en todos los puntos de su radio, se desarrolló el modelo metalúrgico. El mismo se basó en la ecuación de Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK) para las transformaciones por difusión, y Koistinen y Marburger para la displasiva. A su vez, fue posible utilizar diagramas temperatura tiempo transformación (TTT) para enfriamientos continuos a través de la incorporación del tiempo de inicio de transformación ficticio, calculado por la regla de adición de Scheil. En función de los resultados de microestructuras y durezas obtenidas, fue necesario realizar una pequeña modificación en los tiempos de los diagramas TTT, lo cual es razonablemente atribuible a los efectos de tamaño de grano, segregaciones, etc. que afectan los tiempos de inicio y fin de las transformaciones. Para el cálculo de las durezas se implementaron las ecuaciones de Mayner. Al comparar los resultados del modelo numérico con los experimentales, se observó un buen ajuste entre ambos. Particularmente las durezas mostraban una desviación en general menor al 10%, y en todos los casos menores al 15%, con resultados excepcionalmente buenos para las barras de menor diámetro (1⁄2”): errores promedio de tan solo 4% y 5%. Con respecto a los microconstituyentes también hay en la mayoría de los casos buen ajuste con respecto a sus proporciones, salvo en una condición (SAE 4140 y 1” de diámetro). Se analizan en detalles algunas limitaciones del modelo (bainita en muestra de SAE 1045 y martensita disminuyendo hacia la superficie) y se proponen trabajos a futuro para resolver las mismas (incorporación de calores de transformaciones, mediciones de temperaturas en otros puntos, ensayos de caracterización más precisos, entre otros).Ítem Acceso Abierto Remoción y encapsulación de de uranio presente en agua empleando nanopartículas de hierro cerovalente y pasivación superficial con cromo(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Salemme, Ailén; Quici, Natalia; Crespi, Julieta; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"En esta Tesis se estudió la caracterización y el empleo de nanopartículas de hierro cerovalente (nZVI) en la remoción U(VI) en sistemas acuosos. El empleo de nZVI es un tema en estudio desde hace más de 20 años, con antecedentes exitosos en la remoción de metales y contaminantes orgánicos, tanto a escala piloto como industrial. Si bien esta tecnología se destaca por su versatilidad, aún requiere de estudios detallados para optimizar los procesos y expandir su aplicación. La caracterización de las nZVI, por su parte, es imprescindible para comprender la estructura y composición del material y las transformaciones que ocurren al exponerse al agua y al aire, contemplando su efecto en la reactividad. Esto ayudaría a entender su evolución en el ambiente, considerando los efectos para minimizar los potenciales riesgos toxicológicos. En particular, la remoción de U(VI) es relevante en nuestro país dada la importancia de este elemento en el ciclo del combustible nuclear, especialmente con miras a una ampliación en la producción de energía nuclear. En primer lugar, se estudiaron las transformaciones de nZVI comerciales debidas a la oxidación por el contacto con el agua y el aire. En la práctica, este proceso se denomina envejecimiento y ocurre durante la activación de las nZVI, que se realiza antes de su uso en remociones. Se analizaron tres muestras: (1) polvo de nZVI, (2) suspensión de nZVI sin activar y (3) suspensión de nZVI activada durante 48 h. Se caracterizaron la estructura y la composición de cada etapa, para lo que se empleó un conjunto de técnicas complementarias: determinación del contenido de Fe(0) por desplazamiento de H2, difracción de rayos X (DRX), espectroscopía Mössbauer, espectroscopía Raman, microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía electrónica de transmisión (TEM). A partir de los resultados, se observó que el contenido de Fe(0) disminuyó desde la muetsra (1) hasta la (3), encontrando en esta última compuestos de hierro con el mayor estado de oxidación: lepidocrocita, magnetita, hematita y, posiblemente, ferrihidrita y goethita. En cuanto a los cambios en la estructura, la muestra (3) se diferenció por la presencia de formaciones aciculares, atribuibles a la lepidocrocita. Estos resultados concuerdan con el proceso de envejecimiento explicado en la literatura. Respecto del estudio de la nZVI para la remoción de uranio, en primer lugar se realizaron experimentos exploratorios para optimizar las condiciones de anoxicidad y la relación molar (RM) Fe:U a emplear, probando RMs en el rango de entre 10 y 400. Para RMs Fe:U mayores a 100, se detectaron dificultades en la separación de las nZVI e interferencia en la medición de U(VI) debido a altas concentraciones de Fe(total) en solución. Luego, se comparó la eficiencia de remoción entre dos arreglos experimentales. El primero consistió en tubos de vidrio dispuestos de manera horizontal sobre un agitador orbital, mientras que el segundo fue un tanque con agitación vertical, de diseño ad hoc. La mayor eficiencia de remoción se obtuvo con el tanque, lo que puede atribuirse a que la agitación vertical ayuda a mantener las nZVI suspendidas y dispersas. La optimización de este diseño es importante para el escalado de esta tecnología. En trabajos anteriores del grupo, se analizó la estructura de las nZVI luego de la remoción de Cr(VI), identificando la formación de una capa superficial de hidroxicromitas de hierro. Posteriormente, se llevaron a cabo experimentos exploratorios para la remoción del U(VI) con agregado de Cr(VI), revelando una baja redisolución del uranio en condiciones óxicas, atribuida a la presencia de la capa pasivante con Cr(VI). Con base en estos resultados, en esta Tesis se evaluó la redisolución a largo plazo del U(VI), durante un período de 14 días, utilizando Rms Fe:U de 25 y 100. Se realizaron experimentos de remoción de U(VI) con y sin el agregado de Cr(VI), divididos en dos etapas de reacción: la primera en medio anóxico y la segunda en medio óxico, con agitación continua de las suspensiones contenidas en recipientes abiertos a la atmósfera. Se observó redisolución de U(VI) en todos los sistemas, excepto en el caso con RM Fe:U = 100 y adición de Cr(VI). La redisolución fue más pronunciada en los casos con RM Fe:U = 25, y se notó una mejora en los experimentos con presencia de Cr(VI). Estos resultados respaldan la hipótesis de que el agregado de Cr(VI) previene parcialmente la redisolución de U(VI) al pasivar la superficie de las nZVI. Además, sugieren la existencia de un efecto del exceso de nZVI que contribuye a disminuir dicho proceso.Ítem Acceso Abierto Síntesis, caracterización y empleo de nanofluidos estables basados en nanopartículas de hierro para la remediación de metales y metaloides en agua y suelos(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Crespi, Julieta; Quici, Natalia; Montesinos, Víctor Nahuel; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"En esta tesis se estudió la preparación de nanofluidos estables basados en nanopartículas de hierro cerovalente y óxidos de hierro para la remoción de contaminantes inorgánicos de interés en agua y suelo. Se investigó la estabilización de las nanopartículas empleando distintos polielectrolitos, con el objetivo de prevenir su agregación y sedimentación, con miras a una implementación para remediación in situ. Para estudiar la estabilización de las nanopartículas se probaron 8 polielectrolitos distintos, y se definió la condición de estabilidad a partir de la determinación de la velocidad de sedimentación. Para este propósito, se compararon distintas técnicas para evaluar la sedimentación de las nanopartículas, una de las cuales se desarrolló en el marco de esta tesis. Esta técnica consiste en el análisis de fotografías empleando un software libre, que permite cuantificar la cantidad de nanopartículas en suspensión a partir de la intensidad de gris. Analizando las curvas de sedimentación obtenidas mediante estas mediciones, se determinaron los estabilizantes óptimos y las concentraciones de hierro y estabilizante a emplear. Con los nanofluidos seleccionados se realizaron ensayos de transporte en columnas de lecho poroso. Se comparó la movilidad de las nanopartículas estabilizadas en comparación con las no estabilizadas, analizando los mecanismos de transporte actuantes, que dependen de las interacciones entre nanopartículas y entre nanopartículas y el medio. Se llevó a cabo también el escalado del ensayo, determinando la movilidad en una columna a escala piloto. Los resultados se emplearon para modelar las ecuaciones de transporte, según la teoría de filtración de coloides y las ecuaciones de advección-dispersión, empleando un software específico. Adicionalmente, los nanofluidos y las soluciones de estabilizantes seleccionados se caracterizaron reológicamente, para estudiar su comportamiento ante el flujo y su capacidad para estabilizar las nanopartículas. Los resultados obtenidos se emplearon para complementar los estudios de sedimentación y transporte, analizando los mecanismos de interacción entre los polielectrolitos y las nanopartículas. Finalmente, se evaluó la reactividad de las nanopartículas en sistemas tipo batch y en columna. En los sistemas batch se estudió la reacción con Cr(VI) para evaluar la capacidad de remoción de los nanofluidos, estabilizados o no, y compararlas entre sí. En columna, se implementó un sistema del tipo barrera reactiva permeable. Adicionalmente, se investigó la remoción de U(VI) y se buscó evitar la redisolución del uranio en medio óxico por agregado de Cr(VI). A partir de la comparación entre los sistemas y el análisis de las muestras obtenidas luego de la remoción mediante técnicas de caracterización de sólidos, se propuso el mecanismo de reacción que favorecería el anclaje del U en el sólido.Ítem Acceso Abierto Fabricación y caracterización de patrones de espesores de óxidos en canales refrigerantes de Zry-4 de la Central Nuclear Atucha 1(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Cruz Villegas, Liz; Fava, Javier; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"Motivado por el monitoreo de la salud estructural de los componentes internos de las centrales nucleares y por la importancia del conocimiento de su estado en servicio, el presente trabajo plantea la utilización de ensayos no destructivos (END) para la caracterización de la degradación de los tubos centrales de Zircaloy-4 (Zry-4) de los canales refrigerantes de la Central Nuclear de Atucha I. En este marco, se propone aplicar el método de END por corrientes inducidas (CI). En las condiciones de operación del reactor, la corrosión en las aleaciones de base Zr es un fenómeno importante a tener en cuenta, no solo por la capa de óxido formada sino también por el proceso de hidruración que ocurre junto con la oxidación. Parte del hidrógeno que es liberado en la reacción de corrosión es absorbido por el metal; y precipita como hidruro de circonio. La capa de óxido que se forma sobre el componente de base Zr modifica las propiedades de trasmisión de calor y adelgaza la matriz dúctil metálica. Por otro lado, las partículas de hidruros precipitadas en la matriz de circonio afectan las propiedades mecánicas y fragilizan el material. Por lo tanto, estimar el avance de la corrosión en los materiales de los componentes del reactor es una herramienta importante. Para contribuir a los programas de vigilancia en servicio actuales, en este trabajo se fabricaron y caracterizaron patrones de espesores de óxido y concentraciones de hidrógeno en muestras de un tubo central del canal refrigerante de la central Atucha I, sin irradiar. El objetivo fue preparar una serie de patrones con rangos de espesores de óxido y contenidos de hidrógeno similares a los que se producen en las condiciones de servicio. Esos patrones podrán ser utilizados para inspecciones no destructivas de tubos en servicio y fuera de servicio. La experiencia previa indica que el espesor de óxido es un parámetro mucho más fácil de medir, que algún otro parámetro que dé cuenta del avance de la corrosión, debido a la variación de la conductividad eléctrica del sustrato y recubrimiento. El óxido formado sobre las aleaciones de Zr es un óxido no conductor sobre un sustrato metálico conductor no ferromagnético, esta diferencia de conductividad permite determinar el espesor del recubrimiento de óxido mediante CI. Como cualquier técnica no destructiva, la evaluación del espesor de óxido requiere de patrones de calibración. Los patrones deber ser del mismo material y con la misma geometría del componente a inspeccionar; y, además, se recomienda que los patrones tengan espesores de óxido en el rango de los que deben ser medidos en el componente. En base a lo descripto, para poder aplicar CI es necesario la fabricación de patrones adecuados para la calibración del método. En esta tesis, la fabricación de los patrones mencionados se realizó por corrosión en autoclave en solución 0.3 M de LiOH. Los ensayos en soluciones concentradas de LiOH a altas temperaturas producen corrosión acelerada en las aleaciones de circonio, reduciendo los tiempos necesarios para hacer crecer el óxido. Sobre estos patrones se estudió la microestructura, la distribución de hidruros posterior a los ciclos de autoclaveado, se midieron los espesores de óxido y se cuantificó la cantidad de H y O. Además de CI, las técnicas utilizadas fueron Microscopia Óptica (MO), Microscopia Electrónica de Barrido (MEB), Difracción de Rayos X (DRX), y Espectrometría de Masa.Ítem Acceso Abierto Influencia de la microestructura para la reorientación de hidruros y fractura mecánica en aleaciones base circonio(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Gomez, Adrián Guillermo; Vizcaíno, Pablo; Flores, Alejandra; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"En el presente trabajo de tesis se evaluó la susceptibilidad a la fisuración diferida por hidruros (FDH) en diversas microestructuras de la aleación Zr-2,5%Nb procedente de un tubo extrudado de presión de reactor tipo CANDU. Además, se estudió la influencia de la microestructura de esta aleación en la difusión de hidrógeno, precipitación y reorientación de hidruros. Las distintas microestructuras fueron logradas a través de tratamientos térmicos a diferentes temperaturas y tiempos y/o deformación en frío. Las microestructuras resultantes se dividieron en dos grupos, cada uno tratado bajo diferentes condiciones termomecánicas. El primer grupo incluye materiales derivados del material original (tubo extrudado de presión) tratados en el campo α-Zr + β-Nb (baja temperatura, LT), que comprende: (1) el material original sin tratamiento adicional, (2) el material original deformado en frío al 27% y posteriormente relevado de tensiones a 400oC durante 24 horas (tubo de presión), y (3) el material original recristalizado mediante tratamiento térmico a 600°C durante 4 horas. El segundo grupo incluye materiales derivados del material original tratados térmicamente en el campo α-Zr + β-Zr (alta temperatura, HT), sometidos a las siguientes condiciones: (1) 900oC durante 3 horas seguido de enfriamiento en horno a 1oC/min hasta 650oC, manteniéndolos a esa temperatura durante 16 horas y enfriados al aire; (2) 900oC durante 3 horas, seguido de enfriamiento en horno a 1oC/min hasta 650oC, manteniéndolos a esa temperatura durante 2 horas y enfriados al aire; (3) 900oC durante 3 horas seguido de enfriamiento en horno a temperatura ambiente; y (4) 900oC durante 3 horas, seguido de un templado en agua. Se caracterizó a los materiales y la precipitación de hidruros en las distintas microestructuras mediante las técnicas de microscopía óptica (MO), microscopía electrónica de barrido (SEM), microscopía electrónica de transmisión (TEM) y microscopía electrónica de transmisión de barrido (STEM). Los resultados de FDH muestran que los materiales HT no son susceptibles a la FDH en las condiciones experimentales. En contraste, los materiales LT presentan una mayor susceptibilidad al FDH debido al aumento de las propiedades mecánicas resultantes del proceso metalúrgico, lo cual se evidencia en la reducción del factor de intensidad de tensión (KIH) de (11,8±0,6) a (8,5±0,6) MPa m0.5 y el aumento de la velocidad de propagación de la fisura (Vp) de (1,6±0,5)×10−8 a (4,5±0,5)×10−8 m s−1. Experimentos complementarios de difusión de hidrógeno realizados in situ en el instrumento ANTARES-II mediante la técnica de imágenes por neutrones en los materiales LT también mostraron que la discontinuidad de la fase β-Zr del material original debido al tratamiento de recristalización afecta significativamente a la difusión de hidrógeno y la solubilidad sólida terminal. En este sentido, se obtiene una reducción del coeficiente de difusión en un 35% respecto al material original, un pequeño aumento del KIH (7%), un aumento del tiempo de incubación del hidruro y una disminución de alrededor del 20% en Vp. Además, también se observó una reducción de aproximadamente un 32% en la solubilidad sólida terminal. Ensayos in-situ de FDH mostraron un incremento de 10 a 15 ppm de hidrógeno en la zona de la punta de la fisura mientras ocurre el fenómeno de fisuración diferida por hidruros.Ítem Acceso Abierto The muon puzzle and the neutron component in extensive air showers(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Schulz, Tobias; Engel, Ralph; Sanchez, Federico Andrés; Schmidt, David; Veberič, Darko; Roth, Markus; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"El Observatorio Pierre Auger es el observatorio de rayos cósmicos más grande del mundo y, durante sus 20 años de operación, ha contribuido significativamente a nuestro entendimiento de los rayos cósmicos de ultra-alta energía. Aunque la existencia de estos rayos cósmicos de ultra-alta energía ya se conoce desde hace más de medio siglo, muchas preguntas, incluida su origen, siguen sin respuesta. Además, los rayos cósmicos permiten el estudio de las interacciones hadrónicas a energías muy superiores a las alcanzables con aceleradores creados por el hombre, mediante la medición de las cascadas atmosféricas que producen al interactuar con la atmósfera terrestre. Existe una discrepancia significativa entre los datos observados y las simulaciones, donde la abundancia medida de muones supera las predicciones de los modelos de interacción actuales. Este trabajo tiene como objetivo estudiar esta discrepancia mediante el uso de mediciones y simulaciones del detector de superficie del Observatorio Pierre Auger. Se exploran dos fuentes para la discrepancia entre las señales medidas y simulada que no están específicamente relacionadas con el contenido de muones: una relacionada con la calibración y el procesamiento de las mediciones en cuanto a la reconstrucción de señales a partir de trazas temporales. Para evaluar la primera posibilidad, se desarrolla un algoritmo para determinar las líneas base de las trazas, basado en un modelo realista de la respuesta de los fotomultiplicadores y la electrónica de los detectores de superficie. Además, se identifica que la estimación de la relación entre el canal de baja y alta ganancia de las señales de los fotomultiplicadores contribuye a una distorsión en las señales del detector de superficie. Con una mejor comprensión de las señales medidas por los detectores, se examinan los orígenes de características específicas en las trazas temporales y se determina su impacto en el déficit de muones. Para investigar la segunda hipótesis, la componente de neutrones se caracteriza primero a partir de las mediciones de pulsos tardíos en las trazas de tiempo de los nuevos detectores de superficie con centelleador. Se estudian la distribución de tiempos de llegada, el espectro de pulsos y otras características de estos pulsos tardíos. Además, el espectro de señal medido de los pulsos tardíos se compara con simulaciones específicas de cascadas atmosféricas que incluyen neutrones en todo el rango de energías, para validar su plausibilidad. Finalmente, se utilizan las mediciones de los pulsos tardíos para proporcionar una estimación superior de la posible contribución de los neutrones a la señal total en los detectores Cherenkov de agua y para determinar si los neutrones podrían representar una fracción significativa de la discrepancia entre las señales medidas y las previstas, que hasta ahora se ha atribuido en gran medida a una falta de muones en estas últimas.Ítem Acceso Abierto Desarrollo de sensores solares finos para aplicaciones satelitales(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Díaz Salazar, Martha; Tamasi, Mariana; Martínez Bogado, Mónica; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"Los sensores solares de posición se utilizan en aplicaciones espaciales como parte del sistema de determinación y control de actitud de un satélite. Este trabajo de tesis aborda el diseño, fabricación y caracterización de sensores solares finos de posición para aplicaciones espaciales, utilizando la tecnología de microfabricación disponible en la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) y la experiencia adquirida en el Departamento Energía Solar (DES) en el desarrollo de sensores solares gruesos. Se enfoca en la necesidad de contar con dispositivos capaces de medir la posición del Sol con mayor precisión que los sensores solares gruesos previamente desarrollados en el DES de la CNEA. El trabajo comenzó con el diseño de seis propuestas de sensores para medir la posición del Sol en uno y dos ejes. Estos diseños utilizan arreglos de fotodiodos integrados en un sustrato de silicio cristalino, junto con una ventana que limita y direcciona la luz incidente sobre el detector. Los diseños se evaluaron y compararon mediante simulaciones en términos de la linealidad de la respuesta, la sensibilidad y el campo de visión. Los resultados indicaron que los factores claves que influyen en la sensibilidad y el campo de visión del sensor son la altura de la ventana y el tamaño de la ventana o del fotodiodo, dependiendo de la configuración. Además, se concluyó que el sensor con detector de dos cuadrantes ofrece una mejor sensibilidad que la configuración de fotodiodo triangular y que para una mejor linealidad de la salida, se prefiere una ventana cuadrada. La mejor combinación de sensibilidad y simetría se obtiene con el diseño de dos cuadrantes con ventana circular. A partir de las simulaciones, se definieron los parámetros de fabricación, como la separación entre los fotodiodos, el tamaño de la ventana y el grosor del vidrio. Durante la fabricación, se optimizaron diversas técnicas, logrando buenos resultados en la definición de las máscaras duras, con un espesor de SiO2 de 270 nm. Se elaboraron arreglos de fotodiodos formados por junturas localizadas n+/p/p+, utilizando procesos típicos de microfabricación como crecimientos de SiO2, difusión de dopantes, fotolitografías con alineación y depósitos de metales. Además, se definieron los pasos para la elaboración de la ventana metalizada y se desarrolló un soporte para facilitar la caracterización eléctrica de los sensores. Los dispositivos elaborados fueron caracterizados mediante curvas características corriente-tensión, respuesta espectral y respuesta angular. Esta última fue comparada con las simulaciones realizadas, permitiendo determinar el error de alineación en el dispositivo. La validación del modelo propuesto, a partir del contraste entre los resultados simulados y experimentales, proporciona una herramienta clave para optimizar el desarrollo de sensores. El resultado más significativo fue que los sensores fabricados de uno y dos ejes son capaces de determinar la posición del Sol con una precisión de 1° en un campo de visión de 50°, con una respuesta angular que se ajusta adecuadamente a las simulaciones. Con este resultado se mejoró la precisión de los sensores solares elaborados en el DES. Finalmente, se realizó un ensayo de ambiente espacial en la línea EDRA del acelerador TANDAR de la CNEA. Se evaluó el daño por radiación producido por protones en los dispositivos, simulando una misión de 5 años en una órbita baja, observándose una degradación de hasta un 20% en condiciones extremas. Este desarrollo contribuye al Plan Espacial Nacional, incrementando la oferta de productos disponibles para la industria espacial argentina y mejorando la capacidad tecnológica del país en el campo de los sensores solares para aplicaciones espaciales. Los resultados obtenidos proporcionan una base sólida para el desarrollo de sensores solares nacionales, con posibles mejoras en futuras versiones.Ítem Acceso Abierto Estructuras de carbono con incorporación de silicio(Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Di Liscia, Emiliano Javier; Reinoso, María E.; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"A lo largo de la historia de la ciencia, las formas sólidas de carbono han formado una parte importante en el desarrollo de nuevas tecnologías. En los últimos tiempos se han buscado formas de obtener nuevas propiedades de estas formas de carbono mediante su dopaje o combinación con otros elementos. El silicio siempre ha resultado uno de los elementos de interés por su afinidad química. En este trabajo nos propusimos estudiar diversas formas alotrópicas del carbono en combinación con silicio. Para cada caso se buscaron analizar propiedades específicas de los materiales producidos, según el tipo de dopaje o combinación elegida. Se utilizaron diversos métodos de síntesis de deposición química en fase vapor (CVD), diseñando y construyendo equipos para sintetizar diamante puro y dopado con silicio, un material que combina fullerenos y silicio, así como equipos para la síntesis de grafeno y siliceno. A pesar de la diferencia entre materiales y técnicas, siempre utilizamos alguna variante del método CVD para producir los materiales: procesos térmicos como el CVD asistido por filamento caliente, el uso de sustratos calientes con efectos catalíticos, procesos electromagnéticos como el CVD asistido por microondas, o incluso PVD (deposición física en fase vapor) en el caso del depósito de fullerenos. Pudimos sintetizar diamante de buena calidad. Se llevó a cabo un análisis del estrés presente en microcristales mediante mapeos por espectroscopia Raman, observando una región de alto estrés isotrópico alrededor del punto de nucleación. Al sintetizar microcristales dopados con silicio, utilizamos un precursor líquido (tetrametoxisilano en etanol) en lugar de silano, más frecuentemente utilizado en estos procesos de síntesis pero que presenta mayores complicaciones de seguridad y de mantenimiento de los equipos. Hallamos parámetros para maximizar el efecto de fotoluminiscencia de los centros de color del silicio en el diamante. Esto resulta de particular interés en el uso de biomarcadores basados en esta tecnología. Sintetizamos un material compuesto por fullerenos y silicio, utilizando PVD para los primeros y HFCVD para el silicio. Se estudiaron las muestras por técnicas como SEM, EDS, WAXS, XPS, espectroscopía Raman y análisis de estabilidad térmica. Concluímos que se trata de un material cristalino, con fullerenos polimerizados a través de enlaces covalentes con átomos de silicio. Simulamos diversos materiales bidimensionales compuestos por carbono y silicio por DFT (teoría del funcional de la densidad), y hallamos que una mezcla 50-50 simétrica es la más estable entre las examinadas. Luego se sintetizó con éxito grafeno de gran calidad, de acuerdo con resultados de espectroscopía Raman. Se intentó producir siliceno hidrogenado, aunque los resultados no fueron determinantes y se dejó planteada la hipótesis de haber generado silicio nanocristalino en su lugar.