Prepararción y caracterización de absorbedores neutrónicos cerámicos basados en disprosia y gadolinia

F.BURGOS; E.OLIBER; S.LEIVA; M.T. MALACHEVSKY; H.TABOADA; C.D'OVIDIO

Buenos Aires

Congreso; XXXVII Reunión Anual de la AATN; 2012

AATN

Dentro de los elementos pertenecientes a la serie de los lantánidos, dos de los más importantes por sus propiedades nucleares son el disprosio y el gadolinio. Estos elementos tienen altas secciones eficaces de absorción para neutrones térmicos, por lo que resultan ser buenos absorbedores de neutrones. El único compuesto de estos elementos apto para uso nuclear es su óxido, la disprosia (Dy2O3) en un caso y la gadolinia (Gd2O3) en el otro. Para la fabricación de absorbedores neutrónicos diluidos en una matriz cerámica inerte, como por ejemplo la alúmina (Al2O3), es de interés estudiar la viabilidad de la preparación de cerámicos basados tanto en disprosia y alúmina como en gadolinia y alúmina. En este trabajo, se caracterizan cuatro composiciones nominales particulares con un alto contenido de gadolinia y disprosia, a saber, (a) (45% en peso Dy2O3, 55% en peso Al2O3), (b) (93% en peso Dy2O3, 7% en peso Al2O3), (c) (50% en peso Gd2O3, 50% en peso Al2O3), (d) (90% en peso Gd2O3, 10% en peso Al2O3), en lo que respecta a la densidad geométrica, microestructura y fases presentes según rayos X. La elección de estas composiciones se debe a que estas estequiometrías corresponden a las de los eutécticos, tanto del sistema disprosia-alúmina como del sistema gadolinia-alúmina, intentando, de esta manera, obtener dichos cerámicos a una temperatura relativamente baja, de aproximadamente 1700 °C, en atmósfera de aire. También se comparan los datos geométricos obtenidos tanto para las pastillas sinterizadas como para las pastillas en verde. A la vez, se comprueban que las contracciones relativas sean iguales en todas direcciones, es decir, tanto en diámetro como en espesor. Asimismo, se tienen en cuenta los datos aportados por la difracción de rayos X, para detectar las fases correspondientes a los respectivos sistemas eutécticos. A partir de estos datos, se calculan las densidades teóricas de referencia, obteniéndose así las densidades relativas a la teórica de cada una de las pastillas, demostrando en cada caso, la viabilidad del desarrollo propuesto.