Tratamiento de reorientación de hidruros en tubos de circonio mediante presión interna

• J. Ruiz-Hervías ^{[1] [2]} ; D. Pérez-Gallego ^{[1] [2]} ; Miguel Cristóbal Beneyto
  1. [1] Universidad Politécnica de Madrid

     Universidad Politécnica de Madrid

     Madrid, España

     
  2. [2] Departamento de Ciencia de Materiales. ETSI de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, Madrid, España
• Localización: Revista española de mecánica de la fractura, ISSN-e 2792-4246, Nº. 5, 2023, págs. 37-42
• Idioma: español
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• Resumen
  • español

    Los reactores nucleares de agua a presión (PWR) utilizan tubos de circonio –vainas– para contener el combustible nuclear y los productos de fisión. Durante la operación en el reactor, captan hidrógeno, que precipita en forma de hidruros de circonio, generalmente en la dirección circunferencial de la vaina. Durante el secado previo al almacenamiento en seco, los hidruros pueden reorientarse en dirección radial debido a las condiciones termomecánicas en la vaina. Si la tensión principal máxima es la circunferencial, como sucede en algunos casos de accidente postulados, esta morfología de los hidruros podría dar lugar a una rotura frágil. El objetivo de este trabajo es desarrollar un nuevo método para reorientar los hidruros (mediante presión interna), distinto al empleado previamente por este grupo. Para ello se ha diseñado y construido un dispositivo que permite controlar independientemente la presión y la temperatura de la vaina, y reproducir de forma más fiel lo que sucede en la realidad. Se empleó carga catódica de hidrógeno y un tratamiento térmico para precipitar hidruros de circonio en la dirección circunferencial de los tubos. Posteriormente se realizaron tratamientos de reorientación y finalmente se hicieron ensayos de compresión diametral para evaluar la fragilización del material.

  • English

    Pressurized water nuclear reactors (PWR) use zirconium tubes -cladding- to contain the nuclear fuel and fission products. During operation in reactor, they capture hydrogen, that precipitates in the form of zirconium hydrides, usually in the circumferential direction of the cladding. During drying prior to dry storage, hydrides may be reoriented in the radial direction due to the thermomechanical conditions in the cladding. If the maximum main stress is circumferential, like in some postulated accident scenarios, this morphology may cause brittle fracture. The objective of this work is to develop a new hydride reorientation method (using internal pressure), different than the one used previously by this group. For this reason, a new device has been designed and build, that allows independent control of temperature and internal pressure of the cladding, which better reproduces what happens in real conditions. Hydrogen cathodic charge and a thermal treatment were used to precipitate zirconium hydrides in the circumferential direction. Afterwards a hydride reorientation treatment was performed and finally, ring compression tests were carried to evaluate the embrittlement of the material.