Evolución de la textura cristalina en los procesos de fabricación de combustibles y componentes internos de reactores nucleares de potencia

Abstract

El desarrollo de la metalurgia en la Argentina en los últimos sesenta años vio el paso y transformación de las prácticas tradicionales del ancestral “arte-tecnológico” metalúrgico a la metodología científica. El uso del método fenomenológico[1] ha sido y sigue siendo aplicado a través de técnicas de ensayos de materiales que, pese a sus limitaciones, son de fundamental importancia e ineludible aplicación para caracterizar propiedades en los materiales estructurales derivados de las etapas de un proceso de fabricación. No obstante ello, el avance tecnológico hace que actualmente las técnicas de difracción nos acerquen a la descripción atomística de las propiedades deseadas para el material orientadas a una determinada aplicación. En este contexto en el presente trabajo se han aplicado tres técnicas basadas en la difracción: difracción de rayos X, difracción de electrones retrodispersados y difracción de neutrones, para describir la misma propiedad en un policristal, la textura cristalina[2]. Esta propiedad es particularmente importante en las aleaciones de circonio de uso nuclear, ya que la anisotropía intrínseca derivada de su estructura hexagonal[3] se transforma en macroscópica luego de los procesos de deformación, determinando las propiedades mecánicas del componente terminado necesarias en su misión de seguridad. El trabajo destaca la complementariedad y especificidad de cada técnica y nos aproxima a describir las propiedades mecánicas de un componente a través de los cambios geométricos que experimenta la materia prima durante un proceso de conformado plástico.

The development of the metallurgy in the last sixty years in Argentina assisted to a transformation of the traditional metallurgy into the materials science. The use of the phenomenological method was and continues being applied through the mechanical tests to characterize structural materials properties. However, the technological progress let us to get closer to an atomistic description of the desired material properties for a specific application. In this framework, in the present work three diffraction based techniques were applied: X-ray diffraction, electron backscattered diffraction and neutron diffraction, in order to describe the same property of a policristal, the crystalline texture. This property is particularly important for the zirconium based alloys since the intrinsic anisotropy derived from the hexagonal structure of the room temperature equilibrium phase (α−Zr) becomes a macroscopic property after the deformation processes, determining the mechanical properties of the nuclear component. This work highlights the complementarity and specificity of each technique and bring us closer to describe mechanical properties trough the geometrical changes into which the raw material goes during the plastic forming transformations.