SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE NANO-PARTICULAS de (U,Gd)O2

GANA WATKINS, IGNACIO; FERNANDEZ ZUVICH, AFRA; NAPOLITANO, FEDERICO; TROIANI, HORACIO; CANEIRO, ALBERTO; PRADO, MIGUEL OSCAR; SOLDATI, ANALIA L.

San Carlos de Bariloche

Congreso; 4° Congreso de la Asociación Argentina de Microscopía (SAMIC 2016); 2016

Comisión Nacional de Energía Atómica

Al someter un combustiblenuclear a un alto quemado se generan nanopartículas (NPs) en los bordes de laspastillas llamadas High Burn upStructures o HBS [1]. Estas NPs presentan propiedades muy distintas al material de origen, como mejorretención de gases de fisión y mejores propiedades de conductividad térmica,con lo que se abre un amplio espectro de investigación básica tendiente aconseguir nuevos combustibles nucleares, de mayor eficiencia y más seguros [2].En primer lugar se buscan métodos de síntesis y tratamientos térmicosadecuados, que permitan la obtención de NPs de actínidos en rangos decomposición y tamaño de grano precisos. En segundo lugar, se requiere demétodos de caracterización con los que determinar propiedades estructurales,físicas y químicas, así como también ecotoxicidad, comportamiento, antediferentes medios y condiciones,etc.En este trabajodesarrollamos los primeros estudios sobre nanopartículas (NPs) de óxido deuranio (UO2) dopadas con 4, 8, 10 y 15% en peso de óxido deGadolinio (Gd2O3). Las NPs fueron sintetizadas por unaruta de co-precipitación por vía húmeda, calcinadas a 800°C en aire yposteriormente tratadas en atmósfera reductora (Noxal) a 650°C. Por medio de análisis porespectroscopía de energía dispersa (EDS) acoplada a un microscopio de barrido(FEG-SEM, Nova-Nano 320) calculamos la composición porcentual promedio de cadauna de las muestras (FIG 1). Imágenesde microscopía electrónica de transmisión (TEM, Philips CM 200 UT) muestran entodos los casos una estructura policristalina, originada poraglomeración de cristales nanométricos. Eltamaño de cristalita obtenido por este método es del orden de 120 nm para undopaje del 4% y 80 nm para los dopajes del 15%. Además, el patrón dedifracción corresponde a círculos concéntricos que pueden indexarse con unaestructura fcc, similar a la esperada para el UO2. Imágenes TEM de alta resolución de las NPspermiten ver planos atómicos de una estructura cristalina ordenada dentro decada cristalita. La fase encontrada por Difracción de Rayos X (XRD, Empyreal,PANalytical) corresponde al UO2 con una estructura cúbica de grupoespacial Fm-3m y se observa la contracción del parámetro de red en función dela concentración del dopante, lo cual indica que el Gd está formando unasolución sólida, en la cual sustituye al U en la estructura, como fue reportadoen muestras sinterizadas a alta temperatura, tamaños de grano micrométricos.