Identificación de precipitados en aleaciones U-Nb-Zr tratadas térmicamente a 850 ºC

Abstract

RESUMEN Actualmente, se busca a nivel internacional, desarrollar y calificar combustibles de muy alta densidad de U para su uso en reactores de investigación de muy alto flujo. La aleación de U seleccionada debe presentar al finalizar el proceso de fabricación del combustible una estructura cristalina isótropa. Este tipo de estructuras presentan un comportamiento estable bajo irradiación. En particular, se busca retener en forma metaestable la fase γU (o alguna fase derivada de la misma). En Argentina existen distintas líneas relacionadas con combustibles dispersos y monolíticos, en particular, se está investigando un combustible monolítico U(Mo)/Zry-4. En 2005, se inició en simultáneo la fabricación de miniplacas monolíticas U(Zr,Nb)/Zry-4. Como parte de esta última línea de investigación, se fabricaron 10 aleaciones con densidades de U entre 7 a 10 gU/cm3. Se homogenizaron en fase γU(Zr,Nb) mediante tratamientos isotérmicos a 850 °C, durante 1 hora y 1 día, finalizados por temple. En este trabajo se presenta la caracterización morfológica y cristalográfica de este conjunto de aleaciones. Las fases mayoritarias idendtificadas fueron: γU(Zr,Nb) (o la fase de transición γS derivada de la misma), δUZr2 y α” (fase de transición derivada de la fase αU de equilibrio). Además, se identificaron cuatro tipos de precipitados, ricos en Zr, con distintas morfologías. Se asoció la presencia de cada uno de ellos a la etapa en la que se formaron: durante el proceso de fundición de la aleación, el tratamiento térmico y/o el proceso de temple. Este resultado permite evaluar qué parámetros es necesario controlar para obtener una aleación homogénea al momento de fabricar un combustible nuclear.