Theoretical and numerical study of hydrogen diffusion in Zr-Nb alloys

GUILLERMO BELTRAMO; VIVIANA RAMUNNI; ROBERTO PASIANOT

Córdoba

Congreso; AFA 2021; 2021

FamaF

En el marco de los problemas de fisuración asistida por hidrógeno en los tubos de presión de los reactores nucleares tipo CANDU, estudiamos la influencia de la fase continua Zr-β (∼ 20% Nb - ∼ 80% Zr) sobre elcoeficiente de difusión del hidrógeno, D H , en las aleaciones bifásicas Zr-α - Zr-β. Proponemos un modelo fenomenológico de difusión que constituye una mejora respecto de otros de literatura. También estudiamos la influencia del contenido de Nb sobre el D H en la fase Zr-β (cúbica) empleando la teorı́a del estado de transición, provista de parámetros ab-initio calculados con el código SIESTA. En particular, consideramos 9 aleaciones ordenadas con distintas concentraciones de Nb, y determinamos energı́as de activación efectivasmediante ajustes de Arrhenius para cada aleación. Encontramos que la concentració de Nb varı́a la energı́a de activación de forma no monótona, pasando por un máximo para Zr-50%Nb. Finalmente, observamosque la mayor difusividad en el sentido longitudinal del tubo vs la radial, predicha y medida, es consistente con la microestructura texturada del material. Concluimos que la pérdida de continuidad de las láminasde Zr-β presentes en la microestructura de los tubos de presión, es consistente con la disminución de DH a medida que trascurre el tiempo a una dada temperatura.