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16. Medida de procesos de hidruración
en fundas de combustible nuclear
Desde la instalación de las primeras centrales nucleares
comerciales de agua a presión estas han sufrido paradas
no programadas por fallos del combustible, con
dos causas principales. La interacción de las pastillas
de combustible con la pared interna de las vainas(
tubos de zircaloy de 10mm de diámetro ) y los procesos
de hidruración de las vainas desde su interior
cuando se produce algún poro en las soldaduras terminales.
El primer proceso ha sido razonablemente
resuelto mediante la incorporación de “liners” blandos
de Zr casi puro. el segundo sigue sin resolverse, debido
principalmente a que no ha existido un método que
permita comparar la resistencia a la hidruración de las
distintas terminaciones de la superficie interior de las
vainas. El método por nosotros desarrollado, (1) permite
esa comparación y obtener parámetros directamente
asociados a las cinéticas de hidruración. Estos parámetros
son permeación del h a través de la pared de la
vaina. cambio de resistencia eléctrica especialmente
útil durante el proceso de dilución de h, calor de reacción
disipado por unidad de tiempo durante el proceso
de precipitación de hidruros., así como su integral relacionada
con el espesor el anillo de hidruro, tiempo de
fallo ( formación de la primera microgrieta) y tiempo de
incubación. El método también permite obtener muestras
con espesores de hidruro controlados potencialmente
útiles para conocer la estructura de las fases presentes
y sus propiedades mecánicas. Durante este año
el método nos ha permitido separar las cinéticas de
hidruración del liner de las de la aleación que constituye
la pared de la funda. y así comparar los efectos de
incorporación de fe desde 50 a 200ppm en el liner.
16. Measurement of hydriding processes
from their inner surface of nuclear fuel
claddings
A primary failure in the cladding seal has as consequence
a severe secondary failure that consist in the
cladding hydriding from its inner surface. The main
problem to developpe an effective protection layer has
been the absence of an effective method that allows to
compare the different behaviour against the hydriding
inner cladding surfaces. To solve this problem we have
developed a method (1) in which the hydriding is performed
by heating the cladding in an ultra-high vacuum
chamber while hydrogen flows inside the tube. The
external H 2 partial pressure, the tube electrical resistance
and the power dissipated by the reaction are measured
throughout the process. These measurements at
different hydriding stages are complemented with an
optical microscopy analysis of the claddings give
insight into the main physical processes. As a consequence
a description of the hydriding first stages is
provided. The method allows the measurement of the
incubation and failure times and the total energy dissipated
by the hydriding reaction. During the last year we
have separated the hydriding kinetics of the liner from
the main wall cladding component. and we have study
the effect of Fe addition ( 50-200ppm) into the liner.
1. J. L. Sacedón, M.Díaz, J.S. Moya, B.Remartínez, J.Izquierdo., Journal of Nuclear Materials 327 11( 2004)
2. Pats P20002256(2000); P200400294 (2004)
Proyectos: “Evaluación de la resistencia a la hidruracuón de vainas de zircaloy Fase II (HZIRCA II)”
17. Propiedades electrónicas en superficies
y simulaciones de imágenes de STM
Se ha desarrollado un formalismo basado en las funciones
de Green que permite modelizar las superficies
como sistemas semi-infinitos, incluso a nivel ab initio.
Dicho formalismo también permite simular imágenes
de STM que pueden ser luego comparadas frente a imágenes
experimentales. De este modo se puede a menudo
deducir propiedades estructurales del sistema –por
ejemplo, discriminar entre diferentes modelos. Todos
estos cálculos se realizan mediante el código GREEN,
para el cual se ha desarrollado una interfase con el
código ab initio SIESTA. Los sistemas estudiados han
sido estructuras cuasi-periódicas de H2O sobre Pd(111)
o las superficies de Fermi de Siliciuros de Ytrio bidimensionales
crecidas sobre Si(111).
17. Electronic properties at surfaces and
simulation of STM images
A formalism based on Green’s functions that permits
modelling surfaces as semi-infinite systems has been
developed, also allowing to simulate STM images which
can later be compared against experimental images.
This approach often allows to determine the most relevant
structural properties at the surface –e.g. discriminate
among different models. All these calculations are
realized employing the green code, for which an interface
to the ab initio SIESTA code has been implemented.
We have studied quasi-periodic structures of H2O on
Pd(111) or the Fermi Surfaces of 2D rare-earth silicides
grown on Si(111).
1. J. Cerdá, A. Michaelidis, M.-L. Bocquet, P.J. Feibelman, T. Mitsui, M. Rose, E. Fomin and M. Salmerón, Phys. Rev. Lett, Vol 93, (2004)
pp 116101-04.
Proyectos: MAT2001-1596
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