Pinelli Bernard, Juan F. (2017) Diseño y caracterización de electrodos consumibles para un sistema de gasificación de residuos radiactivos de baja y media actividad a escala laboratorio. / Desing and characterizazation of disposable electrode for a gasification system of radioactive wasten. Proyecto Integrador Ingeniería Mecánica, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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| PDF (Tesis) Español 3824Kb |
Resumen en español
En el año 2014 la Agencia Internacional de Energía Atómica y el Departamento Materiales Nucleares (DMN) firman el acuerdo de Colaboración TCP ARG9013 con el fin de desarrollar la tecnología de gasificación por plasma para procesar Residuos Radiactivos de media y baja actividad. En este marco el DMN diseña un reactor prototipo a escala laboratorio que utiliza una torcha arco transferido y un electrodo consumible. En este trabajo se realiza la caracterización del sistema torcha-electrodo a través del ensayo de vida útil o Lifetime test. Basados en electrodos de cobre, se analizan distintos diseños (ánodos y cabezales) y materiales, diferentes configuraciones del sistema y potencias térmicas del plasma. El cobre presenta el mejor desempeño operativo, con una tendencia lineal del ritmo de degradación con el espesor del electrodo. Por otro lado, en condiciones accidentales la dureza del ánodo disminuye hasta un 60%. Los ánodos presentan menor ritmo de degradación y velocidad de penetración que los cabezales. Adicionalmente se verifica el efecto de parámetros de operación como el caudal de refrigeración, la distancia relativa entre la torcha y el electrodo, y el gas de plasma. Los resultados obtenidos sirven para realimentar el diseño del reactor prototipo y aportan información operativa sobre la utilización de esta tecnología. Este es el primer trabajo de I + D del DMN utilizando torchas de plasma.
Resumen en inglés
In 2014 the International Atomic Energy Agency and the Nuclear Materials Department (DMN) sign a collaboration agreement TCP ARG9013 with the objective of developing technology for gasification by means of plasma capable of processing Low and Intermediate Radioactive Waste. On this frame, the DMN designs a lab-scale prototype of the reactor utilizing a transferred arch plasma torch and a disposable electrode. In this essay the characterization of the system torch-disposable electrode by performing a Lifetime test is presented. Based on copper electrodes, different designs are studied (anodes and heads) as several materials, also different configurations of the system and thermic power of plasma. The copper presents the best operative performance, with a linear trend of the degradation rate with the thickness of the electrode. On the other hand, in accidental conditions the hardness of the electrode decreases up to 60 %. The anodes present a lesser degradation rate and penetration speed than the heads. Additionally the effect of the system operational parameters such as the flow of the cooling, the relative distance between torch and electrode, and the plasma gas. The obtained results serve to re-feed the design of the reactor prototype and contribute with operative information about the utilization of this technology on this kind of applications.
| Tipo de objeto: | Tesis (Proyecto Integrador Ingeniería Mecánica) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Radiaoctive wastes; Residuos radiactivos; Gasification; Gasificación; Plasma; Plasma, [ Degradation ritmo; Ritmo de degradación; Lifetime test; Torcha electrodo] |
| Referencias: | [1] “Classification of Radioactive Waste” IAEA Safety Standards No. GSG-1. [2] Convención conjunta sobre seguridad en la gestión del combustible gastado y sobre seguridad en la gestión de desechos radiactivos. Cuarto Informa Nacional, 2011. [3] Application of Ion Exchange Processes for the Treatment of Radioactive Waste and Management of Spent Ion Exchangers. International Atomic Energy Agency Technical Reports Series No. 408, Viena, 2002. [4] Application of termal technologies for processing of radioactive waste. IAEA-TECDOC-1527. [5] Página web oficial del Programa Nacional de Gestión de Residuos Radiactivos. cnea.gov.ar/PNGRR. [6] “Thermal plasma technology for the treatment of wastes” A critical review. Journal of Hazardous Materials. [7] http://schooltutoring.com/help/science-review-of-plasma/ [8] “Treatment of radioactive wastes by plasmaincineration and vitrification for final disposal” Journal of Hazardous Materials. [9] “Powerful alternating current plasma torches for plasma technology” ResearchGate. [10] Página web oficial de Zwilag. http://www.zwilag.ch/en/plasma-plant-_content---1--1047.html. [11] “Fundamentos de la soldadura por arco eléctrico” ESAB CONARCO 2006. [12] Hypertherm Powermax 105. Plasma arc cutting systems. Service Manual 807580. Revisión 1. Hypertherm, Inc., Hanover USA. [13] Kaeser Kompressoren SX8. Service Manual. [14] “Thermal plasma torches and technologies”. O P Solonenko. Mikhail Fedorovich Zhukov. (2003). [15] “Engineering Materials 1” Ashby Jones, 2002. [16] https://es.wikipedia.org/wiki/Tri%C3%B3xido_de_wolframio [17] https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido_de_cobre_(II) [18] “Electrode erosion in plasma torches” Michel G. Drouet. [19] Data reduction and error analisys for the physical sciences, 2nd ed., P. Bevington and D. K. Robinson, McGraw Hill, New York (1993). |
| Materias: | Ingeniería nuclear > Componentes y consideraciones de diseño de reactores Ingeniería nuclear > Control y funcionamiento de reactores |
| Divisiones: | Gcia. de área de Aplicaciones de la tecnología nuclear > Gcia. de Investigación aplicada > Materiales nucleares > Combustibles y residuos |
| Código ID: | 624 |
| Depositado Por: | Tamara Cárcamo |
| Depositado En: | 26 Sep 2017 15:07 |
| Última Modificación: | 26 Sep 2017 15:30 |
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