ESTUDIO TEÓRICO Y NUMÉRICO DE LA DIFUSIÓN DE HIDRÓGENO EN ALEACIONES BASE Zr-Nb

Resumen

En el marco de los problemas de fisuración asistida por hidruros en los tubos de presión de los reactores nucleares tipo CANDU, estudiamos la influencia de la fase continua Zr-β (∼ 20% Nb - ∼ 80% Zr) sobre el coeficiente de difusión del hidrógeno, DH, en las aleaciones bifásicas Zr-α / Zr-β. Proponemos un modelo fenomenológico de la difusión en tubos que constituye una mejora respecto de otros disponibles en literatura. También estudiamos la influencia del contenido de Nb sobre el DH en la fase Zr-β (cúbica) empleando la teoría del estado de transición, provista de parámetros ab-initio calculados con el código SIESTA. En particular, consideramos 9 aleaciones ordenadas con distintas concentraciones de Nb, y determinamos energías de activación efectivas mediante ajustes de Arrhenius para cada aleación. Encontramos que la concentració de Nb varía la energía de activación de forma no monótona, pasando por un máximo para Zr-50%Nb. Finalmente, observamos que la mayor difusividad en la dirección longitudinal (o axial) del tubo vs. la radial, predicha y medida, es consistente con la microestructura texturada del material. Concluimos que la pérdida de continuidad de las láminas de Zr-β presentes en la microestructura de los tubos de presión, es consistente con la disminución de DH a medida que trascurre el tiempo a una dada temperatura.