Volumen II - SAM

Congreso SAM/CONAMET 2009 Buenos Aires, 19 al 23 de Octubre de 2009
ANÁLISIS COMPARATIVO DE POLVOS OBTENIDOS POR HIDRURACIÓN DE
ALEACIONES U-Mo EN FASES α-U Y γ-U PARA USO EN COMBUSTIBLES
RESUMEN
Jorge Marin, Luis Olivares, Mario Barrera, Jaime Lisboa
Comisión Chilena de Energía Nuclear
Departamento Materiales Nucleares
Sección Combustibles Nucleares
Amunategui 95, Santiago, Chile
E-mail: jmarin@cchen.cl
Los combustibles nucleares densos tipo U-Mo son hoy en una tecnología en vías de ser calificada,
especialmente para tipo disperso y resulta oportuno optimizar procesos de fabricación, como probar con
hidruración para producir polvos.
Se presentan resultados de dos procesos de hidruración de la aleación U7Mo, HMD modificado y HD en
que la diferencia fundamental son el tiempo y temperatura; para el primer caso de 120°C por 18-36 horas,
previa solubilización a 800°C y 450 – 600 °C - por 2-4 horas, para el segundo método. En ambos casos se
obtuvieron polvos, los que fueron deshidrurados en vacío a 700°C y a continuación tratados térmicamente
por homogeneización- temple para recuperar la estructura cúbica.
Ambas metodologías producen partículas con morfologías irregulares, siendo los polvos HD más porosos y
con densidad real 30% mas baja que los polvos HMD. Además de densidad, se presentan resultados de
morfología y composición por MEB y microanálisis, además de contenidos remanentes de oxígeno e
hidrógeno.
Finalmente se muestran resultados de miniplacas con densidad de uranio cercanas a 8gU/cm 3 , utilizando
ambos polvos con granulometrías controladas. Se comparan resultados de densidad de uranio en el meat,
influencia de porosidad de las partículas y respuesta ante la laminación.
Palabras clave: Hidruración, Combustibles, Uranio, Molibdeno, Alta Densidad
1. INTRODUCCIÓN
Las últimas publicaciones sobre ensayos post irradiación para combustible UMo tipo disperso [1]
concuerdan con la información generada por la CCHEN como resultado de su programa de desarrollo de este
tipo de combustibles [2]. Hay evidencias que comprueban la hipótesis de que pequeñas cantidades de silicio
introducidas en la matriz de aluminio permite, de algún modo, estabilizar la capa de interacción entre las
partículas combustibles y la matriz de Al que las rodea [3,7]. Por cuanto este tipo de combustible se
encuentra en vías de ser calificado internacionalmente [4], resulta oportuna la optimización de algunos
procesos de fabricación. Es el caso de las tecnologías de obtención de polvos, en donde no obstante la
metodología de atomización ha mostrado ventajas comparativas [5], se visualizan oportunidades para probar
con tecnologías alternativas como podría ser la hidruración.
Una breve revisión bibliográfica de atomización de UMo da cuenta de algunos detalles; Por causa de la
morfología esférica, el movimiento y segregación de las partículas de combustible en la matriz de Al podría
verse favorecida durante las operaciones de mezclado y laminación, limitando aún más los porcentajes de
reducción aplicables en laminación que ya han debido ser reducidos como un modo de controlar la
interacción combustible/matriz activada por la temperatura de la laminación [6]. Por otra parte, una
dispersión de partículas esféricas en la matriz de aluminio genera niveles de porosidad hasta cinco veces mas
bajos que los valores obtenidos mediante el uso de morfologías irregulares [8], lo cual podría limitar el
espacio disponible para contener productos de fisión gaseosos producidos durante el quemado del
combustible en el reactor y, en consecuencia, favorecer la ocurrencia de swelling de placas combustibles [8].
1263