ESTUDIO DEL DAÑO POR FRETTING EN BARRAS DE ELEMENTOS COMBUSTIBLES DE ZIRCALOY-4

S. SORIA; A. FERNANDEZ; A. J. TOLLEY; ALEJANDRO YAWNY

CORDOBA

Congreso; 16° SAM CONAMET 2016; 2016

ASOCIACIÓN ARGENTINA DE MATERIALES

El fretting es un mecanismo de daño que se presenta entre dos superficies en contacto entre las cuales existe un movimiento relativo de 1 a 300 m. En el caso de las barras de elementos combustibles de reactores nucleares este fenómeno ocurre debido a la presencia de vibraciones inducidas por el flujo de agua delcircuito primario [1]. El presente trabajo tiene como objetivos: determinar experimentalmente el denominado mapa de las condiciones de fretting en operación RCFM [2] para tubos de Zircalloy-4, en configuración tubo contra tubo cruzado a 90º, en aire a temperatura ambiente, bajo las condiciones de carga normal P, desplazamientos relativos δ y frecuencia de ensayo f recomendadas en ASTM G-204;caracterizar por TEM la naturaleza de las partículas desprendidas durante el proceso; determinar el coeficiente de fricción COF en cada caso. Para P = 10 N y δ = 50 μm el sistema se halló en la condición de fretting en deslizamiento global con un COF ≈ 1. Para P = 5 N y δ = 200 μm, el sistema se ubicó en unacondición de desgaste por deslizamiento con valores de COF ≈ 0.4, en línea con lo encontrado por otros autores para contacto deslizante de Zr con diferentes materiales [3]. En ambos casos las partículas desprendidas correspondieron a ZrO2 en fase tetragonal o monoclínica, con tamaños individuales en el rango 10 a 20 nm, aunque formando aglomerados de hasta algunos micrometros. La presencia de la fase tetragonal de ZrO2 sugiere que durante el ensayo se alcanzan temperaturas cercanas a 900 ºC debido a la interacción [4]. Se realizaron además ensayos complementarios a f = 30 Hz con δ = 14 μm y P = 5, 10 y 20 N para determinar el RCFM en las condiciones más cercanas a las de funcionamiento [1].