Diseño conceptal de una loop de irradiación para mini placas de UMo

Abstract

Las primeras generaciones de reactores de investigación, hacia comienzos de la década del 50, utilizaron como material combustible aleaciones de base uranio con aluminio las cuales se hallaban dispersas en una matriz de aluminio puro. Esto se obtenía mediante la aplicación de técnicas clásicas de la pulvimetalurgia. Como ejemplos de éstos aluminuros podemos citar el UAl3 y el UAl4. Más tarde, a partir de la década del 60, comenzaron a utilizarse como material combustible, óxidos de uranio, por ejemplo el U3O8. Éstos eran utilizados con enriquecimientos del orden del 70 al 90% de 235U. Desde 1978 EEUU ha impulsado el programa “Reducción del Enriquecimiento para los Reactores de Investigación y Experimentación” (acrónimo en inglés RERTR), cuyo objetivo fue y es la conversión de estos tipos de reactores, que utilizan combustibles de alto enriquecimiento (90% en el isótopo 235U) a bajo enriquecimiento (por debajo del 20% del 235U). Este programa fue reforzado a partir del año 2003 por otro programa denominado “Reducción de la Amenaza Global” (siglas en inglés GTRI). El motivo de impulsar estos programas fue y es disminuir el uso del uranio enriquecido en el mercado nuclear para evitar que éste pueda ser robado y utilizado por organizaciones terroristas. Para poder cumplir con la reducción del enriquecimiento (del 90% llevarlo a un valor por debajo del 20%) se deben investigar y desarrollar compuestos y/o aleaciones de uranio que tengan densidad elevada para suplir esa disminución del isótopo 235U. Dentro de este programa se invitó a participar a aquellos países con capacidad para la investigación, desarrollo y producción de nuevas aleaciones de uranio con bajo enriquecimiento. Uno de los países participantes en la actualidad, considerado dentro de los de mayor capacidad científica, es la Argentina, tanto para el desarrollo como para la provisión de reactores experimentales, que consumen este tipo de combustibles. En el presente trabajo se presentan dos diseños conceptuales de loops, uno para el reactor RA1 y otro para el reactor RA3, con la finalidad de poder irradiar miniplacas de compuestos de uranio, con el objetivo de llegar a un quemado del orden del 40% en un tiempo razonable. Se considera irradiar miniplacas formadas por una aleación de uranio molibdeno (U-Mo) recubiertas por la aleación de Zircaloy 4 (Zry-4).