Estudio del procesado de sinterizado en pastillas CERMET de UO2 para su uso como ATF (accident tolerant fuels)

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cnea.localizacionCentro Atómico Constituyentes
cnea.tipodocumentoTESIS DE MAESTRIA
dc.contributor.advisorKempf, Rodolfo
dc.contributor.advisorKomar Varela, Carolina
dc.contributor.authorPerczyk, Martina
dc.contributor.cneaproductorComisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato
dc.date.accessioned2024-01-08T18:06:08Z
dc.date.available2024-01-08T18:06:08Z
dc.date.created2022
dc.description.abstractA nivel mundial, los reactores que usan agua liviana (PWR) emplean óxido de uranio (UO2) como combustible, encapsulado en vainas de una aleación de base circonio. Este sistema ha sido bien estudiado a lo largo de varias décadas. El circonio, puede generar reacciones de formación de hidrógeno altamente exotérmicas. En condiciones muy poco frecuentes de un accidente en el que se produzca la pérdida de refrigerante, parte del núcleo del reactor puede quedar al descubierto. En estas condiciones, se puede generar un exceso de calor que junto con la producción de hidrógeno puede dañar el núcleo. En el año 2011 un terremoto seguido de un tsunami en Japón derivó en el accidente de la central nuclear de Fukushima Daiichi. Esto generó el interés internacional en investigar variaciones que se puedan realizar en los combustibles para mejorar su performance en caso de un evento de este tipo. Se busca, por ejemplo, realizar modificaciones en la composición de las pastillas combustibles para mejorar la capacidad de evacuar el calor. A ese tipo de combustibles se los denomina Accident Tolerant Fuels. En este sentido, una de las modificaciones propuestas es el agregado de materiales como carburos para conformar agujas o whiskers. En este trabajo se propuso estudiar el proceso de mezclado, conformado y sinterizado de pastillas de UO2 y UO2 con CW y SiC. Para eso, se fabricó un conjunto de pastillas a distintas concentraciones. Se analizó el efecto de distintas presiones en la etapa de conformado de pastillas y duraciones de plateau del tratamiento térmico correspondiente al sinterizado. También se midió la densidad por diferentes métodos y se hizo una caracterización microestructural y cristalográfica para poder estudiar el efecto del agregado de estos carburos en las propiedades del UO2 como combustible. Se realizó un estudio de medida de la difusividad térmica mediante mapas para evaluar la incidencia de la incorporación de los carburos en las propiedades térmicas de los CERMET. Algunas de las conclusiones fueron: se pudo elegir un rango de trabajo a escala laboratorio para la presión y tiempo de sinterizado en la fabricación de pastillas, existe una dependencia de la densidad con la presión de conformado y el agregado de una mezcla de carburos produce mayor porosidad en las pastillas.
dc.description.abstractWorldwide, light water reactors (PWR) use uranium oxide (UO2) as fuel, encapsulated in casings of a zirconium-based alloy. This system has been well studied over several decades. Zirconium can generate highly exothermic hydrogen formation reactions. Under very rare accident conditions where coolant loss occurs, part of the reactor core may be exposed. Under these conditions, excess heat can be generated which, together with the production of hydrogen, can damage the core. In 2011, an earthquake followed by a tsunami in Japan led to the accident at the Fukushima Daiichi nuclear power plant. This generated international interest in investigating variations that can be made in fuels to improve their performance in the event of an event of this type. The aim is, for example, to make modifications to the composition of the fuel pellets to improve their ability to evacuate heat. These types of fuels are called Accident Tolerant Fuels. In this sense, one of the proposed modifications is the addition of materials such as carbides to form needles or whiskers. In this work, it was proposed to study the mixing, forming and sintering process of UO2 and UO2 tablets with CW and SiC. For this, a set of pills was manufactured at different concentrations. The effect of different pressures in the tablet forming stage and plateau durations of the heat treatment corresponding to sintering were analyzed. The density was also measured by different methods and a microstructural and crystallographic characterization was carried out in order to study the effect of the addition of these carbides on the properties of UO2 as fuel. A study was carried out to measure thermal diffusivity using maps to evaluate the incidence of the incorporation of carbides on the thermal properties of CERMET. Some of the conclusions were: a laboratory-scale working range could be chosen for the pressure and sintering time in the manufacture of tablets, there is a dependence of the density on the forming pressure and the addition of a mixture of carbides produces greater porosity in the tablets.
dc.description.institutionalaffiliationFil.: Perczyk, Martina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto Sabato; Argentina
dc.description.recordsetseriesEvaluación académica
dc.format.extent99 p.
dc.format.mediumapplication/pdf
dc.identifier.cneaITS/TM 224/22
dc.identifier.cneaTM-ITS_EA-2022perczyk
dc.identifier.urihttps://nuclea.cnea.gob.ar/handle/20.500.12553/4496
dc.language.ISO639-3spa
dc.publisherComisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato
dc.publisherUniversidad Nacional San Martin. Instituto de tecnología Sabato
dc.rights.accesslevelinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
dc.subject.inisPASTILLAS COMBUSTIBLES
dc.subject.inisOXIDOS DE URANIO
dc.subject.inisCERAMICOS
dc.subject.inisMATERIALES COMPUESTOS
dc.subject.inisMATERIALES SINTERIZADOS
dc.subject.inisCARBUROS DE SILICIO
dc.subject.inisPRENSADO
dc.subject.inisCRISTALOGRAFIA
dc.subject.inisTRATAMIENTOS TERMICOS
dc.subject.inisFUEL PELLETS
dc.subject.inisURANIUM OXIDES
dc.subject.inisCERAMICS
dc.subject.inisCOMPOSITE MATERIALS
dc.subject.inisSINTERED MATERIALS
dc.subject.inisPRESSING
dc.subject.inisCRYSTALLOGRAPHY
dc.subject.inisHEAT TREATMENTS
dc.subject.keywordDIOXIDO DE URANIO
dc.subject.keywordCOMPUESTOS CERAMICOS
dc.subject.keywordCOMBUSTIBLES NUCLEARES
dc.subject.keywordACCIDENT TOLERANT FUELS
dc.subject.keywordURANIUM DIOXIDE
dc.subject.keywordCERAMIC COMPOSITES
dc.subject.keywordNUCLEAR FUEL
dc.subject.keywordACCIDENT TOLERANT FUELS
dc.titleEstudio del procesado de sinterizado en pastillas CERMET de UO2 para su uso como ATF (accident tolerant fuels)
dc.title.alternativeStudy of sintering processing in CERMET UO2 tablets for use as ATF (accident tolerant fuels)
dc.typeTESIS
dc.type.openaireinfo:eu-repo/semantics/masterThesis
dc.type.snrdinfo:ar-repo/semantics/tesis de maestría
dc.type.versioninfo:eu-repo/semantics/publishedVersion
thesis.degree.grantorUniversidad Nacional San Martin. Instituto de Tecnología Sabato
thesis.degree.nameMagister en Cienica y Tecnología de Materiales
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