Volumen II - SAM

2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
El polvo de UO2 utilizado en el presente trabajo para la elaboración de las pastillas es un polvo comercial de
calidad nuclear obtenido por la vía AUC (Uraniltricarbonato de Amonio). Con éste se fabrican
industrialmente los combustibles de las centrales de potencia CNA1 y CNE. El UO2 ex-AUC posee
características físicas que son particulares de dicha línea de fabricación [7].
Se sinterizaron compactos de polvo (pastillas en verde) cilíndricos de 14,75mm de diámetro y 15mm de alto.
Dichos compactos se obtuvieron por prensado de polvo de UO2 a 4,5 Tn/cm 2 de presión, con una prensa de
accionamiento combinado mecánico-hidráulico con carga automática.
Industrialmente, para el sinterizado de UO2 de origen AUC, se suelen utilizar temperaturas que oscilan entre
1650 y 1700ºC durante 2 a 3 horas en atmósfera de H2.
Se realizaron sinterizados en atmósfera reductora de H2 con una velocidad de calentamiento de 300ºC/h; las
temperaturas de sinterizado (Ts) utilizadas estuvieron entre 1550 y 1700ºC, y los tiempos de permanencia a
dichas temperaturas (ts) variaron entre 0 y 6 horas según el caso, ya que bajo estas condiciones se pudo
asegurar estar en la etapa final del sinterizado.
Se realizaron medidas de densidad para determinar el porcentaje de porosidad total de la pastilla. Para ello se
utilizó el método hidrostático o de Arquímedes.
El porcentaje de porosidad de la pastilla esta dado por:
⎛ δ ⎞
ρ(%) = 100⋅
⎜
⎜1−
⎟
⎝ δT
⎠
donde δ es la densidad de la pastilla y δT, es la densidad teórica del UO2 (10,95.g/cm 3 ).
Mediante técnicas ceramográficas se estudió la microestructura de un corte longitudinal de cada pastilla.
También se hicieron observaciones cualitativas que apuntaron fundamentalmente a realizar un seguimiento
de la localización de la porosidad respecto del borde de grano. Otro aspecto de interés fue observar la
morfología de los poros. Para realizar estas observaciones se utilizaron las micrografías tomadas con un
microscopio electrónico de barrido.
Se midió el tamaño medio de grano de las pastillas que es requerido en los modelos de sinterizado para poder
realizar un análisis del comportamiento de la porosidad del UO2. Para revelar los bordes de los granos se
utilizó un ataque químico [8], luego, sobre micrografías tomadas con un microscopio óptico, se determinó el
tamaño medio utilizando el “método de la intercepción” descripta en la norma ASTM E112 [9].
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La densidad geométrica promedio de los compactos de polvo sin sinterizar es de 5,70 g/cm 3 esto corresponde
al 52% del valor teórico. Las variaciones de densidad entre ellas son menores al 1%, verificando la
uniformidad entre las muestras.
porosidad (%)
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
0 1 2 3 4 5 6
tiempo de sinterizado (hs)
1550 ºC 1600 ºC 1650 ºC 1700 ºC
Figura 1: Porosidad total versus tiempo de sinterizado (ts) para las distintas temperaturas de sinterizado (Ts).
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