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El uso de los reactores nucleares como fuente de energía es la clave para la provisión de energía de base junto con la energía hidráulica, y su construcción, operación y mantenimiento serán óptimos si se maximiza el uso de materiales y equipamiento de fabricación nacional. Uno de los grandes grupos de materiales nucleares lo conforman las aleaciones base circonio, que se utilizan en elementos de combustible y estrucuturales en reactores refrigerados con agua pesada. En las centrales CNA I y CNA II el Zircaloy-4 (aleación base circonio con agregado de Sn, Fe y Cr como principales aleantes) se utiliza en los canales refrigerantes (1).Sin embargo, esta aleación presenta problemas de corrosión que, por ejemplo, motivaron el reemplazo de los canales refrigerantes de CNA I en 1988 (2). Actualmente se contempla el uso de aleaciones sustitutas con otros aleantes como el Nb.Estas aleaciones están además siendo estudiadas para reactores de mayor quemado y temperaturas más altas (3). Entre las aleaciones comerciales actualmente en uso y de aplicación en alto quemado se destacan las aleaciones tipo M5 (Zr-Nb-1% en peso-O 0.135% en peso) de orígen francés y E110 (Zr-1%en peso Nb-0.04 a 0.06%en peso O) de origen ruso. Su particularidad reside en la mejora de su resistencia a la corrosión, debida a la microstructura bifásica consistente en una fina dispersión de precipitados de estructura cúbica centrada en el cuerpo ricos en Nb en una matriz base circonio hexagonal, cuyo escaso contenido de Nb queda determinado por la solubilidad de Nb en Zr. Una variante recientemente patentada en Argentina y desarrollada en la Comisión Nacional de Energía Atómica (4) es una aleación que incorpora Ta en pequeñas cantidades y de este modo mejora la estabilidad de la aleación bifásica a temperaturas más altas.Se ensayó un proceso termomecánico a escala laboratorio que permitió la reproducción de la microstructura buscada junto con un buen comportamiento a la corrosión según norma ASTM G2 (5-7). Nuestro objetivo es dar el salto a la fabricación de la aleación a mayor escala caracterizando el proceso de fabricación en un horno propio de arco con electrodo consumible adaptado para tal fin. Se trabajó en la adaptación de un horno eléctrico al vacío marca Centorr existente en la Planta Piloto de Aleaciones Especiales (PPAE) al del proceso de Refusión por Arco al Vacío (proceso VAR) con el fin de fundir una mayor cantidad de material, aproximadamente 77 cm3, y obtener ventajas de homogeneidad del producto final características del proceso VAR. La PPAE cedió recientemenete un horno que funciona por el proceso VAR con capacidad con capacidad de 1300 kg y que debía ser reacondicionado, a la Planta Piloto Fábrica de Aleaciones Especiales del Centro Atómico Ezeiza (PPAE-CAE). El objetivo es disponer de un horno con el mismo proceso pero de pequeña escala, e implementar una interacción entre ambos sectores, circunscribiendo las etapas de desarrollo a la PPAE y las de fabricación a PPFAE.En base a la información obtenida de la literatura (8) se logró dimensionar el horno, elaborar los planos del conjunto de lingotera y electrodo, sistema de refrigeración y cremallera para el descenso del electrodo. La cremallera actualmente es accionada manualmente, pero el objetivo final es su automatización. El movimiento de descenso del electrodo de refusión, durante la fusión, debe mantener una distancia constante entre el electrodo y el lingote que va solidificando, de tal forma de evitar la interrupción del arco eléctrico o el contacto entre electrodo y lingote sólido. La construcción del sistema automático será motivo de futuros trabajos. El conjunto de la lingotera es refrigerado por agua, por lo que cualquier poro en las soldaduras o mal sellado de juntas perjudicarían el vacío del horno. Con el fin de controlar el hermetismo del circuito de agua de refrigeración de la lingotera se realizó un ensayo de estanqueidad por vacío. El diseño del electrodo se basó en bibliografía propia de la PPAE (9) según la cual el tamaño mínimo del electrodo está determinado por la corriente que él puede conducir para producir un lingote satisfactorio. Si es de diámetro pequeño dará arcos más estables, pero si es demasiado pequeño se obtendrá una temperatura excesiva. La relación del diámetro del electrodo y el diámetro del molde debe establecerse de modo que ambos sean similares para que el baño de metal fundido pueda ser calculado ampliamente en toda su superficie. Por otro lado, debe ser mantenida una cierta diferencia para evitar que el arco choque con la pared del molde.El horno permite el uso de dos lingoteras de diferente geometría construidas por este grupo de trabajo. El diámetro interior de la lingotera de menor diámetro es de 40 mm.Para diámetros de lingote entre 25,4 y 50,8 mm se recomiendan diámetros de electrodo de materiales como el Zr o el Ti de 9,5 a 19 mm. Para este primer ensayo de electrodo se decidió por lo tanto un diámetro de 15 mm. La longitud final del lingote deberá ser de 60 mm, por lo que la longitud del electrodo se estableció en 50 mm teniendo en cuenta que parte del material a fundir debe encontrarse inicialmente en la parte inferior del crisol para establecer el contacto eléctrico y formar el primer líquido. Se utilizó material base Zr-2,5%Nb. La composición fue medida por la técnica de espectrometría láser (LIBS) en laboratorios de la Gerencia de Materiales de la Comisión Nacional del Centro Atómico Constituyentes por comparación con una muestra de composición conocida. El material para la confección del electrodo fue trozado, soldado y luego mecanizado a la geometría final. Se muestra en este trabajo el conjunto de ambas lingoteras con sus sistemas de refrigeración y el electrodo fabricado para los ensayos.

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