Comparando recubrimientos de CrN y TiN para combustibles tolerantes a accidentes en autoclaves de PWR y BWR
Autores: Fazi, Andrea; Lokhande, Pratik; Lopes, Denise Adorno; Stiller, Krystyna; Andrén, Hans-Olof; Thuvander, Mattias
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Comparando recubrimientos de CrN y TiN para combustibles tolerantes a accidentes en autoclaves de PWR y BWR
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Nuclear
Palabras clave
Recubrimientos
Combustibles tolerantes a accidentes
Resistencia a la corrosión
Resistencia al desgaste
Mecanismos de oxidación
Química del reactor
Licencia
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Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
El desarrollo de recubrimientos para combustibles tolerantes a accidentes (ATFs) para aplicaciones de reactores de agua ligera (LWR) promete una mejor resistencia a la corrosión en condiciones de accidente y un mejor rendimiento durante la operación. Los recubrimientos de CrN y TiN se caracterizan por su alta resistencia al desgaste junto con buenas propiedades de resistencia a la corrosión. Generalmente se utilizan para proteger materiales en aplicaciones donde están involucradas condiciones extremas y representan candidatos prometedores para ATF. Los tubos de revestimiento de Zr recubiertos con CrN o TiN de 5 um de grosor, expuestos en un autoclave a química simulada de PWR y BWR, fueron caracterizados con SEM, EDS y STEM. La investigación se centró en el rendimiento y los mecanismos de oxidación de los revestimientos recubiertos bajo química simulada de reactor. Ambos recubrimientos proporcionaron una mejor resistencia a la oxidación en un entorno simulado de PWR, donde se formaron películas pasivadoras de CrO y TiO, de menos de 1 um de grosor, en las superficies exteriores de CrN y TiN, respectivamente. Bajo las condiciones más desafiantes de BWR, cualquier CrO formado se disolvió en el agua oxidante, resultando en la disolución completa del recubrimiento de CrN. Para el recubrimiento de TiN, se observó la formación de una película estable de TiO bajo condiciones de BWR, pero la película de óxido desarrollada no pudo detener el flujo de oxígeno hacia el sustrato, causando la oxidación del sustrato.
Descripción
El desarrollo de recubrimientos para combustibles tolerantes a accidentes (ATFs) para aplicaciones de reactores de agua ligera (LWR) promete una mejor resistencia a la corrosión en condiciones de accidente y un mejor rendimiento durante la operación. Los recubrimientos de CrN y TiN se caracterizan por su alta resistencia al desgaste junto con buenas propiedades de resistencia a la corrosión. Generalmente se utilizan para proteger materiales en aplicaciones donde están involucradas condiciones extremas y representan candidatos prometedores para ATF. Los tubos de revestimiento de Zr recubiertos con CrN o TiN de 5 um de grosor, expuestos en un autoclave a química simulada de PWR y BWR, fueron caracterizados con SEM, EDS y STEM. La investigación se centró en el rendimiento y los mecanismos de oxidación de los revestimientos recubiertos bajo química simulada de reactor. Ambos recubrimientos proporcionaron una mejor resistencia a la oxidación en un entorno simulado de PWR, donde se formaron películas pasivadoras de CrO y TiO, de menos de 1 um de grosor, en las superficies exteriores de CrN y TiN, respectivamente. Bajo las condiciones más desafiantes de BWR, cualquier CrO formado se disolvió en el agua oxidante, resultando en la disolución completa del recubrimiento de CrN. Para el recubrimiento de TiN, se observó la formación de una película estable de TiO bajo condiciones de BWR, pero la película de óxido desarrollada no pudo detener el flujo de oxígeno hacia el sustrato, causando la oxidación del sustrato.