Fernández, Guillermo E. (2000) Cinética de reacción de hidrógeno con zry-4 / Reaction kinetics of hydrogen with zry-4. Tesis Doctoral en Física, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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Resumen en español
El estudio de las propiedades de absorción de hidrógeno de las aleaciones base circonio es de fundamental importancia en la industria nuclear dado su uso extendido en componentes centrales de reactores. En particular, el Zry-4 es utilizado como material estructural en tubos de presión, tubos calandria y elementos combustibles de centrales tipo CANDU. La exposición de dichos componentes al hidrógeno generado en la radiólisis del agua durante la operación de las centrales provoca el deterioro de sus propiedades mecánicas y conduce finalmente a la falla de los mismos. Es entonces de particular interés el desarrollo de técnicas experimentales que permitan una correcta evaluación de las propiedades de absorción del hidrógeno en dichos componentes en las condiciones de operación. En este estudio presentamos un análisis detallado del proceso de absorción de hidrógeno en Zry-4 efectuado mediante una técnica original que permite el control de los problemas asociados con la formación de óxido superficial en estas aleaciones. La comprensión de las distintas etapas de la cinética de absorción de hidrógeno permitió identificar parámetros internos independientes de la geometría del material adecuados para efectuar comparaciones cuantitativas de los efectos que el estado metalúrgico de la aleación tiene sobre las propiedades de absorción. Presentamos los resultados del efecto del tamaño de grano y la concentración de los principales microaleantes en la cinética de absorción de hidrógeno, así como los modelos fenomenológicos que describen los mecanismos de absorción y el acomplamiento de los tres procesos que contribuyen a la cinética global observada: difusión de hidrógeno, reacción de hidruración y ruptura del material. Por último presentamos un estudio sobre las propiedades termodifusivas de esta aleación, que incluye determinaciones experimentales del calor de transporte de H en Zry-4 y su modelado fenomenológico en el campo bifásico.
Resumen en inglés
The study of absorption properties of zirconium-based alloys is fundamental for the nuclear industry due to their wide use in main components of the reactors. Among them, Zry-4 is used as structural material in pressure tubes and fuel elements of CANDU-type reactors. These components are exposed to hydrogen, generated by water radiolysis during reactor operation, which produce their embrittlement and, finally, their failure. Thus, it is of great importance the development of experimental techniques to correctly evaluate the behavior of these components under hydrogen in operation-like conditions. In this study, we present a thorough analysis of the hydrogen absorption process based on an original technique to control the problems associated with superficial oxide formation. The understanding of the different stages during hydrogen absorption allowed us to identify internal kinetic parameters independent of sample geometry suitable to make quantitative comparisons among materials in different metallurgical states. We show the results concerning grain size and microalloying effects on hydrogen absorption kinetic, together with the theoretical approaches made to describe the overall absorption kinetic and the coupling of the main three process involved: hydrogen diffusion, hydride reaction and peeling-off process. Finally, we also present a study on thermodiffusion properties of hydrogen in Zry-4, including experimental determinations of the heat of transport and the theoretical models used to describe its behavior in the two-phase field.
| Tipo de objeto: | Tesis (Tesis Doctoral en Física) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Zirconium base alloys; Aleaciones de base circonio; Hydritation; Hidruración; Thermal diffusion; Difusión térmica |
| Materias: | Física |
| Divisiones: | Gcia. de área de Aplicaciones de la tecnología nuclear > Gcia. de Investigación aplicada > Fisicoquímica de materiales |
| Código ID: | 1100 |
| Depositado Por: | Tamara Cárcamo |
| Depositado En: | 07 Sep 2022 15:03 |
| Última Modificación: | 07 Sep 2022 15:03 |
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