Estudio analítico y numérico de los efectos de la irradiación

ALICIA DENIS; MARTIN LEMES; ALEJANDRO SOBA

CABA

Congreso; AATN 2012; 2012

Existen varios fenomenos dominantes en la conducta de las pastillas de combustible para reactores de potencia que alcanzan alto quemado, superiores a un quemado medio de 40 GWd/THM, estas desarrollan en su region periferica (zona RIM) una microestructura muy diferente a la del material original, esta estructura se caracteriza por un aumento de la concentracion de Pu simultaneamente con un aumento del quemado local, produciendose una reestructuracion en el combustible con un tamano de grano muy pequeno comparado con el tamano del grano antes de la reestructuracion, perdida de xenon en la matriz y un gran aumento en el tamano de los poros. La presencia de una microestructura porosa en el borde de la pastilla afecta el comportamiento del combustible alterando sus propiedades mecanicas y termicas. Por ser esta estructura la zona de interaccion entre la vaina y la pastilla el gas de fision que se agota de la matriz se libera en esta zona al volumen libre durante la reestructuracion del grano, liberando los productos gaseosos de fision. La evolucion de la porosidad en la estructura de alto quemado (HBS) es considerada un punto importante en la evaluacion de la capacidad de retencion de los gases de fision dentro de la HBS, la porosidad es considerada como la principal localizacion del gas de fision liberado de la matriz y el principal mecanismo en la formacion de esta estructura. Como consecuencia de esto, a habido mucho esfuerzo en caracterizar los parametros estereologicos del fenomeno de porosidad en HBS. Se ha logrado la obtencion de un modelo analitico basado en un sistema de ecuaciones diferenciales no lineales acopladas y su correspondiente expresion computacional que permiten describir el comportamiento y evolucion de la porosidad, la liberacion de gases en dicha zona y su caracterizacion en el rango de alto quemado completo entre 60-300 MWd/KgU. permitiendo describir el crecimiento de la porosidad total, porosidad cerrada y porosidad abierta dentro de esta estructura, ademas de las interacciones entre los poros y la superficie libre, fenomenos de coalescencia, migracion y venteo de gas, altos ordenes de interacciones compuestas entre poros abiertos y cerrados, crecimiento del radio del poro cerrado y abierto, densidades de los mismos, presion y sobre presion dentro de la porosidad, crecimiento por absorcion de vacancias, concentracion de gas de fision retenido en la matriz del combustible, dentro de la porosidad y la cantidad de gas de fision liberado, el modelo es aplicable a condiciones bajo irradiacion, donde las concentraciones de defectos no se encuentran equilibrio termico. Se ha comparado las preediciones del modelo con los datos experimentales obteniendose un excelente acuerdo.