Fabricación y caracterización de pastillas de alúmina para los EE.CC. prototipo del CAREM 25

E.OLIBER; S.LEIVA; A.PALACIO; R. ANCALAO; M.T. MALACHEVSKY; C.D'OVIDIO

Buenos Aires

Conferencia; XXXV Reunion Anual de la AATN; 2010

Para fabricar los aisladores de matriz inerte que tendrán las vainas de los prototipos de los elementos combustibles del CAREM 25, se propuso el uso de alúmina (Al2O3). Es de interés estudiar entonces tanto la preparación de estos separadores cerámicos basados en alúmina, como asi también el proceso de fabricación (en total serían más de setecientas para el primer núcleo). Asimismo, resulta relevante investigar la posibilidad de desarrollar un método de fabricación que no requiera la rectificación de las mismas, ya que este proceso, al tratarse de un cerámico tenaz, es muy complicado y considerablemente costoso. En el presente trabajo, se caracterizan las pastillas de alúmina desarrolladas en lo que respecta a la densidad geométrica, microestructura y fases presentes según rayos X. Se seleccionó como materia prima la alúmina Alcoa A16 de alta pureza porque dicho precursor permite sinterizar las pastillas a una temperatura relativamente baja, entre 1600 C y 1700 C en atmósfera de aire. Si se comparan los datos geométricos obtenidos tanto para las pastillas sinterizadas como para las pastillas en verde, se comprueba que la contracción relativa es igual en todas direcciones, es decir, tanto en diámetro como en espesor, siendo ésta del orden de 15 %. A su vez, esto conlleva a una contracción en volumen de aproximadamente un 40 %, lo cual implica un aumento relativo de la densidad geométrica de ~ 60 %. Si además se tienen en cuenta los datos aportados por la difracción de rayos X, resulta evidente la presencia de una sola fase alfa-Al2O3. A partir de este hecho, se considera como densidad teórica de referencia a la densidad correspondiente a dicha fase, esto es, un valor de ~ 4 g/cm3. En consecuencia, la densidad relativa a la teórica de las pastillas es de aproximadamente 95 %. En lo que respecta a los diámetros finales de las pastillas sinterizadas, se puede asegurar un error relativo menor al uno por ciento. Las características anteriores permitieron cumplir con las especificaciones solicitadas, esto es, con las dimensiones geométricas y las densidades tales que las pastillas desarrolladas, puedan ser utilizadas adecuadamente en las vainas de los elementos combustibles.