TESIS INSTITUTO SABATO

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    Efecto del H2 en propiedades mecánicas y fractomecánicas del acero grado API 5L X65 para ductos
    (Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Fernández, Santiago Ernesto; Cravero, Sebastián; Kappes, Mariano; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"
    El objetivo del presente trabajo fue investigar la fragilización por hidrógeno gaseoso del acero API 5L X65 utilizando diferentes técnicas experimentales. Todas las probetas se obtuvieron de un mismo tubo sin costura. Se estudió el material bajo diversos estados metalúrgicos: como recibido de planta, deformado plásticamente en frío y templado en agua (sin revenido). Se realizó una caracterización básica del material en los diversos estados metalúrgicos que incluye: análisis químico, ensayo metalográfico, ensayo de dureza, ensayo de Charpy-V y ensayo de tracción. Para estudiar el efecto de fragilización por hidrógeno, el material fue analizado mediante ensayos de crack tip opening displacement (CTOD) a carga máxima en aire y post exposición a hidrógeno gaseoso en una autoclave. Para realizar este ensayo se puso a punto un procedimiento partiendo de la norma BS 7448. El parámetro calculado en el ensayo fue el CTOD a carga máxima (CTODm), medida de la fractotenacidad del material. Algunas probetas de ensayo CTOD fueron recubiertas con Pd adicionalmente, para favorecer el ingreso de hidrógeno durante exposición en autoclave. Se realizaron ensayos antes y luego de exposición en una autoclave a 170 bar de hidrógeno por 30 días, tiempo que se estima suficiente para alcanzar una concentración de hidrógeno disuelto en el material en equilibrio con la presión externa de hidrógeno. A partir del ensayo de CTOD a carga máxima se evidenció el efecto de las diferentes condiciones metalúrgicas: el material base posee aproximadamente el doble de fractotenacidad respecto de las condiciones deformada y templada. Cuando se compararon los resultados de ensayos sin exposición y con exposición previa, la distinción no fue clara. La comparación del material ensayado sin exposición con el material expuesto previamente no hubo una distinción muy clara. En el caso del material deformado en frío con exposición y paladeado se puede ver una pequeña diferencia (menor fractotenacidad) en los resultados que podrían del que no poseía recubrimiento. Se discutió la validez del resultado.
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    Reproductores de tritio: síntesis, procesamiento y evaluación de las propiedades en diferentes atmósferas gaseosas
    (Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Rabago, Tomás; Gennari, Fabiana; Fernández Albanesi, Luisa; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"
    La obtención de energía eléctrica segura, fiable y sustentable se ha vuelto imprescindible a la hora de asegurar cubrir la creciente demanda energética. En este sentido, cobra importancia el desarrollo de la fusión nuclear, y en particular, de los materiales implicados en la misma. Los materiales reproductores de tritio tienen el objetivo de producir el tritio necesario para llevar a cabo la reacción de fusión in situ, por lo que estos deben cumplir estrictas condiciones para ser considerados. En este trabajo se logró sintetizar con éxito el óxido titanato de litio (Li2TiO3), candidato a ser utilizado como material reproductor. Además, se logró poner a punto un método de conformado basado en la reacción de intercambio iónico del alginato de sodio con iones Ca2+. También se caracterizó tanto el óxido como las pebbles obtenidas mediante DRX, SEM-EDS, TG, DSC y ensayos de compresión. Por otro lado, se estudió el daño por irradiación de iones He+ y la estabilidad de las pebbles en flujo de gases reductores mediante espectroscopia Raman.
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    Modelado multi-escala de estimulación hidráulica en reservorios con fracturas naturales
    (Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Gutiérrez, Julieta; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"
    Unconventional hydrocarbon reservoirs are characterized by a very low permeability. To allow for economical production of these reservoirs, hydraulic stimulation or fracturing is typically required. These reservoirs often contain a network of pre-existing natural fractures that play a crucial role during stimulation and production, by interacting with propagating fractures and their stress field, and providing differentiated transport channels. Often times, other types of mechanical discontinuities are also present, and they similarly affect stimulation and later production. Modeling and simulation of the stimulation process is often sought-for, to increase the understanding of the underlying mechanics, and to evaluate a range of scenarios allowing for the optimization of the process. Main challenges for the simulation under the conditions described above are: (1) having suitable algorithms and numerical methods that allow for tackling the strong computational demand required for incorporating a significant number of discontinuities in the simulations, and (2) having a reliable benchmark for the interaction between a propagating hydraulic fracture and a mechanical discontinuity. Y-TEC is currently developing a numerical simulator for hydraulic fracturing and rock mechanics, called Y-FRAC®. The solution of the mechanics problem includes a Discontinuous Galerkin formulation with a cohesive zone model (CZM) for the fracture propagation. The fluid transport problem is embodied by the Reynolds lubrication equation. It is the objective of the present work to deal with the two aforementioned challenges, within the framework of Y-FRAC®. In connection with the first objective, it is known that the mesh has to be fine enough to resolve the cohesive zones about crack tips. Here, an algorithm was developed which allows for the coarsening of the mesh required to execute a simulation, while providing results that are faithful to those obtained on a mesh with a refinement as per the requirement above. Incorporation of this algorithm in larger scale simulations would thus allow for an increase in the number of discontinuities included. As for the second objective, an in-depth analysis was performed of the effect of several parameters (including the critical fracture energies and critical tractions for the matrix and the interface, Gc,b, σc,b, Gc,i, σc,i respectively) on the result of the interaction between a dry propagating fracture and a mechanical discontinuity, i.e., the deflection versus penetration (D-P) competition. Our analysis is more extended than others available, while the results obtained compare favorably under available similar conditions. The present results provide a more comprehensive view of the D-P competition, with two fundamental conclusions: (1) there exists a significant difference between results provided by linear elastic fracture mechanics (LEFM) and cohesive fracture mechanics (CFM), and (2) there exists an approximately universal relation between a normalized ratio of critical fracture energies rG = Gc,b/Gc,i, and the ratio of cohesive zone sizes that gives the boundary in the D-P interaction map. These results on dry fracturing provide a robust groundwork for developing an analytical or semi-analytical benchmark to assess the interaction between a hydraulic fracture and a discontinuity.
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    Influencia del tamaño de probeta en los resultados de ensayos mecánicos y de fractura
    (Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Villanueva, Federico; Chomik, Enrique; Ciriani, Dario; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"
    La presente tesis se enmarca en el estudio constante de la División Fractura de la Gerencia de Materiales de la CNEA respecto de la caracterización de ensayos mecánicos en probetas pequeñas que den resultados comparables a los realizados con probetas estandarizadas. En programas de vigilancia de los recipientes de presión de reactores (RPR) y en nuevos estudios de materiales para fusión nuclear la reducción del tamaño de las muestras es mandatorio. Para lograr este objetivo la tesis se centra en la realización un estudio comparativo con probetas de diferentes tamaños y geometrías en ensayos de tracción y fractura, esto último a través de la construcción de la Master Curve. Es así que se elaboró un programa donde se tomaron muestras de un cupón de un RPR y se fabricaron 20 probetas de tracción con 10 geometrías distintas para ensayar y analizar sus resultados a temperatura ambiente. Además, se realizaron 55 ensayos de tracción a altas y bajas temperaturas para caracterizar el material y obtener los datos necesarios para generar la Master Curve. Respecto de esto último, se ensayaron 22 probetas de Charpy para obtener, a través de la curva de transición dúctil frágil, una temperatura inicial de ensayo en fractura. Por último, para la construcción de 2 Master Curve con distintos tamaños y geometrías de probetas, se realizaron 12 ensayos de fractura a bajas temperaturas en probetas SE(B) de 0.65T de espesor y 25 en probetas PCCv. Para la realización de estos ensayos, se diseñaron y fabricaron los dispositivos necesarios de acuerdo a la norma ASTM E8/E8M-16a para tracción y ASTM 1921-22 para fractura. Además, se crearon programas para la obtención de los parámetros requeridos para la preparación de las probetas y el análisis de las mismas posterior al ensayo. Asimismo, fue necesario calibrar y sistematizar la medición de las superficies de fractura de probetas de Charpy y SE(B) a través de un escáner. Finalmente, se analizaron los parámetros más importantes de cada ensayo. En tracción las tensiones de fluencia, máxima y de rotura y las elongaciones uniforme y total fueron tenidos en cuenta y comparados con los observados en la bibliografía. El mismo trabajo se realizó con la Master Curve, cuyo resultado principal es la T0. Sin embargo, los ensayos permitieron realizar análisis complementarios relevantes que exigen un mayor estudio que queda pendiente para futuros trabajos.
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    Fabricación y estudio de celdas solares de perovskitas
    (Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Herrera Martinez, Walter Oswaldo; Pérez, Dolores; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"
    Desde hace ya varios años, la energía solar se ha convertido en una alternativa muy atractiva para la generación de electricidad gracias a su sustentabilidad y su carácter renovable. Las celdas solares son dispositivos que nos permiten convertir la luz solar directamente en electricidad. Con el tiempo este tipo de tecnología ha ido cambiando, siendo de relevancia para su desarrollo gran cantidad de nuevos materiales diferentes a los semiconductores clásicos como el silicio, el germanio o el Arseniuro de Galio, hoy en día se ha avanzado en el estudio y desarrollo de este tipo de dispositivos en base a polímeros y perovskitas orgánicas que destacan por su alta eficiencia y bajo costo de fabricación. En este trabajo se explica como a partir de la deposición de películas delgadas, se fabricaron películas de perovskita de alta calidad cristalina, con las que posteriormente se desarrollaron celdas solares en condiciones ambientales, sin el uso de una caja de guantes, logrado alcanzar eficiencias de hasta el 14%. Para poder lograr dicha eficiencia, primeramente, se realizó una búsqueda exhaustiva de bibliografía, para entender cómo se comportan físicamente los materiales semiconductores, ya que estos son los encargados de realizar todo el proceso de foto conversión. Las celdas solares, básicamente se basan en una juntura PN, que es la unión de dos semiconductores con diferente tipo de dopaje, es decir que cada uno de ellos puede transportar diferentes tipos de carga debido a modificaciones en su estructura cristalina. Además de lo mencionado anteriormente, se estudió como influye sobre la eficiencia de dichos dispositivos el espectro solar que llega hasta la superficie. Una de las ventajas de la fabricación de celdas basadas en materiales de carácter orgánico, es que su síntesis no requiere de equipos complejos y que además los procesos pueden ser escalados posteriormente. Cada una de las capas que conforma la celda debió ser estudiada mediante diferentes técnicas de caracterización, como Microscopia electrónica de barrido, con la que se logró estudiar las propiedades estructurales de las muestras y se determinó los espesores adecuados de cada una de las capas para obtener celdas eficientes, la difracción de rayos X, permitió identificar que las muestras poseían alta cristalinidad y la fase adecuada. Cuando se fabricaban las celdas era necesario estudiar sus características eléctricas mediante curvas de corriente voltaje, de esta forma se pudo identificar que materiales se podían usar como capa transportadora de huecos y también otros factores importantes como la densidad de corriente de cortocircuito que en promedio estaba por encima de los 16 mA/cm2, el voltaje de corto circuito de aproximadamente 1.0 Voltio y Factor de llenado superior al 73%. También se estudió la cantidad de fotones convertidos en electricidad mediante mediciones de eficiencia cuántica externa, en las cuales se observó que las celdas en algunas ocasiones presentaban problemas de absorción en determinado rango de valores. Mediante la técnica rejilla móvil se logró determinar que los portadores de carga de las películas de perovskita tenían movilidades de aproximadamente del orden de 1 × 10-3 cm2V -1 s-1 para electrones y 1x10-2 cm2V -1 s -1 para huecos, que son valores acordes a los reportados en la literatura. Otra parte de este estudio se basó en el análisis de daño por radiación, todo ello mediante el uso del acelerador Tandar, que es un acelerador de iones pesado perteneciente al Centro Atómico Constituyentes y que fue inaugurado en el año 1985. Se estudiaron películas irradiadas con partículas alfa de energía de 2 MeV, 5 MeV y 10 MeV, que sería el tipo de radiación que recibiría una muestra en una órbita baja, todo esto con el fin de analizar la viabilidad del uso de dichas celdas para aplicaciones espaciales. Mediante la técnica de espectroscopia Raman se notó la formación de óxidos de plomo debido a la superficie irradiada altamente reactiva y su interacción con el oxígeno atmosférico, también se aprecio que cuando las muestras irradiadas estaban recubiertas con PMMA (un polímero termoplástico), el espectro no mostraba los picos correspondientes a dichos óxidos. Basados en el análisis con la espectroscopia Raman, se realizaron en simulaciones con el software wxAMPS para determinar qué tipo de defectos se formaban en las muestras, y se usó el software SRIM/TRIM que permite calcular las interacciones entre iones y la materia. Todo lo anterior, con el propósito de estudiar los efectos de radiación en celdas solares de perovskita, para ello se usó una de las líneas del acelerador Tandar, la cual pertenece al departamento Energía Solar de la Comisión Nacional de Energía Atómica CNEA, dicha línea cuenta con una recamara especial para desarrollar diferentes estudios de daño por radiación. Se lograron realizar curvas de corriente voltaje in-situ, mientras se irradiaban las muestras con protones de 10 MeV y dichas mediciones mostraron la gran estabilidad de las celdas frente a dicho tipo de radiación, ya que no se observaron cambios relevantes en la Jsc ni en el Voc.
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    Caracterización microestructural de aleaciones de Zr-2.5Nb mediante el tratamiento estadístico de micrografías
    (Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Lani Saumell, Mariana; Bozzano, Patricia B.; Versaci, Raúl A.; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"
    La Central Nuclear Embalse (CNE) es un reactor del tipo CANada Deuterium Uranium (CANDU). Los tubos de presión del reactor CANDU están hechos de una aleación de Zr-2.5Nb. Esta aleación tiene una estructura bifásica αZr+βNb, siendo la fase α-Zr la fase mayoritaria. Uno de los criterios de aceptación para los tubos de presión de aleación Zr-2.5Nb de la CNE se basa en el ancho de fase α-Zr. Esta medida se realiza mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y se mide manualmente mediante software, tomando un promedio de 2500 medidas por muestra. En este trabajo se desarrolló un método de medición de ancho de fase semiautomático mediante el análisis de imágenes, superponiendo grillas a distintos ángulos y procesando los datos obtenidos mediante un método basado en datos experimentales e indicadores estadísticos, con el fin de minimizar la influencia del factor humano. Se sometió a los métodos desarrollados a pruebas estadísticas a fin de comprobar su bondad de ajuste y robustez, demostrando que el método desarrollado es robusto y cumple con los criterios establecidos de precisión y veracidad, lo cual lo convierte en un método posible de ser utilizado a futuro de manera rutinaria para la medición del ancho de fase α-Zr.
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    Caracterización de materiales mediante el método de Shearografía Digital
    (Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Escoda Avila, Maximiliano A.; Ruiz Gale, María Fernanda; Romero, Christian Rodrigo; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"
    Ante la necesidad de mejorar la calidad de componentes estructurales críticos se observa un alto interés en el desarrollo y aplicación de varios métodos para la caracterización y evaluación de materiales durante la manufactura o servicio. Dentro de este marco aparece el método óptico de Shearografía Digital (DS) como método de ensayo de no contacto, para la localización y detección de defectos superficiales y subsuperficiales en tiempo real en áreas relativamente grandes con una sola medición. Sin embargo, la cuantificación y caracterización de los defectos es un tema abierto en la comunidad científico-tecnológica. El presente trabajo analiza tres propuestas de dispositivos experimentales y su desempeño, no solo en la detección de defectos sino también en su cuantificación. Para esto se utiliza aquí la técnica de extracción de información denominada variación de fase espacial, o SPS por sus siglas en inglés, con los tres dispositivos. El primero de los dispositivos es la configuración tradicional que utiliza un interferómetro de Michelson (IM) para realizar el desdoblamiento de una imagen. A éste se lo denomina shearógrafo básico o DS básico. Se consideran además dos alternativas para este sistema, ya que no aumentan demasiado la complejidad del sistema óptico. En la primera se incorpora una fuente de iluminación móvil de manera de generar un corrimiento de fase conocido sobre la muestra iluminada. A esta técnica se la llama Generación de Franjas Portadoras o brevemente GFP. La segunda variación analizada agrega una configuración de lentes conocida como sistema 4f, la que le da el nombre al dispositivo. También, se estudian diversos métodos de procesamiento de las imágenes adquiridas para facilitar la extracción de la información de interés. Para las tres configuraciones analizadas, se realizan mediciones sobre diversas muestras de material disponible. Se comienza utilizando un dispositivo de prueba a fin de poner a punto la técnica y tener una referencia. Posteriormente, se ensayan materiales compuestos, tipo sandwich, los cuales presentan diversos defectos preexistentes conocidos: agujeros, delaminación, ausencia de adherencia, irregularidades geométricas, insertos metálicos. También se inspecciona un tubo bobinado de fibra de carbono y resina. Para revelar estos defectos se somete al material a variaciones de temperatura. En todos estos ensayos se busca determinar los alcances y limitaciones de los distintos dispositivos experimentales propuestos. La implementación y análisis de dichas variantes, permite determinar en una primera instancia cuál es la más viable para su uso en distintas condiciones de ensayo. Por último, se hace una breve comparación entre los dispositivos de laboratorio y un equipo comercial, encontrando que el shearógrafo básico, aunque limitado en recursos en comparación con el comercial, tiene un buen desempeño en la detección y localización de defectos.
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    Modelización de sistemas neuromórficos altamente interconectados
    (Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato") Furlanetto, Jonathan; Quinteros, Cynthia Paula; Weht, Ruben Oscar; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Académica. Gerencia Instituto de Tecnología "Jorge Sabato"
    El uso intensivo de redes neuronales artificiales está posibilitando un impresionante desarrollo en muchas áreas de la ciencia y la tecnología, principalmente por su aplicación en técnicas de aprendizaje automático y, más generalmente, de inteligencia artificial. Estas redes son abstracciones matemáticas con una fuerte inspiración biológica, implementadas en códigos ejecutados sobre dispositivos electrónicos usuales (software). Una estrategia alternativa, en exploración desde hace pocos años, es que la red pueda estar codificada en el mismo dispositivo (hardware), lo que redundaría tanto en la optimización del consumo eléctrico como en la posibilidad de permitir formas alternativas de cálculo y procesamiento de información. Este enfoque incluye por sí mismo una característica distintiva de los tejidos neuronales biológicos: la conformación de intrincadas redes de componentes, sencillos e imperfectos, con un altísimo grado de interconexión. Un ejemplo de estos sistemas son las redes de nanohilos metálicos. Ellos son generalmente autoensamblados de nanohilos de plata, de algunas decenas de micrones de longitud y centenas de nanómetros de diámetro, cuyas intersecciones, mediadas por el recubrimiento de óxido o el polímero usado en su fabricación, serían el equivalente a las sinapsis en los tejidos neuronales mencionados. En este trabajo exploramos numérico-computacionalmente las propiedades de transporte eléctrico de una red de nanohilos, comparándolas con sistemas experimentales reales. Se analizan de manera detallada varios modelos del contacto entre los nanohilos (interfaces), en particular aquellos con propiedades memristivas. Asimismo, se estudia el efecto de condiciones ambientales, como humedad y temperatura, en su funcionamiento y se evalúa el impacto de la conectividad en sus propiedades eléctricas. Los resultados indican que más allá de las propiedades individuales de las interfaces, el grado de conectividad y la topología de la red condicionan la respuesta eléctrica obtenida y permiten delinear recomendaciones para el diseño de un protocolo de caracterización eléctrica de los sistemas experimentales asociados.
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    Síntesis de óxidos mesoporosos y su modificación con grupos fosfanatos para la remoción de tierras raras presentes en desechos de actividades mineras y/o nucleares
    (Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato) Kurtz, Alexander Emanuel; Bordoni, Andrea; Lombardo, Verónica; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato
    En este trabajo se estudia la síntesis y funcionalización de óxidos de titanio y de silicio mesoporosos con trialcoxisilanos modificados con ácido fosfónico (–PO(OH)2) y un éster de ácido fosfónico ( PO(OEt)2), los cuales fueron sintetizados a través la reacción ARTEF. La síntesis de la matriz de TiO2 por aerosol se optimizó variando la cantidad de surfactante y la temperatura de calcinación del óxido, de manera de obtener una mayor área específica y morfología reproducible de las partículas. Debido a la posibilidad de formación de enlaces entre la superficie del TiO2 y los grupos fosfonatos, se utilizaron diferentes enfoques de funcionalización para este material: 1) funcionalización directa: post-funcionalización con los silanos derivados del ác. vinilfosfónico (TMSVPA) y del fosfonato de dietilo (TMSDEAP) sobre la superficie de las partículas de TiO2; y 2) funcionalización en dos pasos: las partículas de TiO2 se modifican con (3-mercaptopropil)trimetoxisilano (MPTMS) y posterior post-funcionalización foto-clic utilizando la reacción ARTEF entre ác. vinilfosfónico (VPA) y el tiol superficial. También se estudió la influencia del medio de funcionalización utilizando tolueno y THF. Finalmente, para estudiar el comportamiento de los MHM frente a adsorción, se utilizó Eu3+ como ion modelo de tierras raras, siguiéndose el proceso in situ aprovechando las propiedades luminiscentes del Eu3+, tanto para la matriz de SiO2 como la de TiO2. Se comprobó la funcionalización de las partículas con TMSVPA y TMSDEAP utilizando espectroscopía de energía dispersiva de electrones y análisis termogravimétrico acoplado a espectrometría de masas. El grupo con mayor capacidad de adsorber los iones de interés es (–PO(OH)2), por lo que se ensayó la desprotección de los grupos (–PO(OEt)2), sin éxito, para el material modificado con TMSDEAP. Se caracterizó fisicoquímicamente la adsorción de las matrices funcionalizadas con TMSVPA por espectroscopía de fluorescencia in situ. Fue posible sintetizar SBA-15 por precipitación y TiO2 mesoporoso de manera reproducible por el método de aerosol y se logró la funcionalización de ambas matrices con las distintas moléculas orgánicas. La funcionalización con TMSVPA mostró el mayor cubrimiento y el mejor comportamiento frente a la adsorción de Eu3+ en ambos casos. El TiO2 funcionalizado con TMSVPA mostró una mayor capacidad adsortiva por unidad de área que la SBA-15 análogamente modificada. Los resultados obtenidos son promisorios para la aplicación de los materiales en la adsorción de tierras raras.
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    Desarrollo de álabes en aerogeneradores de eje horizontal de baja potencia, emplenado materiales compuestos
    (Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato) Ganiele, María Julieta; Ponzoni, Lucio; Moreno, Manuel; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato
    La energía eólica es una fuente de energía renovable, no contaminante, es inagotable, y reduce el uso de combustibles fósiles, origen de las emisiones de efecto invernadero que causan el calentamiento global. Generalmente está asociada con numerosos y grandes aerogeneradores que se encuentran formando parques eólicos. Sin embargo, actualmente la energía eólica de pequeña y mediana escala ofrece una alternativa frente a los aerogeneradores de gran potencia, desarrollando un papel importante para suplir consumos en forma local. En este contexto, el objetivo de este trabajo ha sido establecer una sistematización acerca del diseño y construcción de un álabe de material compuesto para un aerogenerador de eje horizontal de baja potencia. Para ello se seleccionó un perfil aerodinámico, se diseñó el álabe y optimizó su geometría, se evaluó el desempeño del rotor y del aerogenerador establecido por el álabe mediante el uso de la teoría BEM y una primera aproximación al análisis estructural. A su vez, se ha realizado la fabricación del álabe con materiales compuestos (GFRP), utilizando técnicas de impresión 3D para la obtención del contramolde y laminación manual con compactación por vacío para la obtención del molde y el álabe, y se caracterizó mecánica y térmicamente el laminado empleado para la fabricación.
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    Influencia del medio ambiente de Guayaquil en la corrición de estructuras de hormigón armado preparadas con cemento puzolanico
    (Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato) Valarezo Beltrán, Alisson Vanessa; Duffó, Gustavo; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato
    En este trabajo se estudia el comportamiento de hormigones armados elaborados con cemento puzolánico y la protección que estas mezclas proveen al acero de refuerzo. El cemento puzolánico es de uso común en las construcciones en el Ecuador. El país posee una orografía que permite estimar la existencia de grandes reservas de materiales puzolánicos derivados de volcanes extintos. Se elaboraron probetas cúbicas de hormigón con barras de acero embebidas para realizar ensayos electroquímicos y obtener parámetros como: resistividad eléctrica del hormigón y del acero, potencial de corrosión y resistencia a la polarización del acero; realizándose mediciones periódicas por aproximadamente 400 días. Además, se elaboraron probetas cilíndricas para ensayos de difusión de iones cloruro y de dióxido de carbono en la matriz de hormigón. Los resultados de los ensayos se comparan con resultados obtenidos en investigaciones similares y con los rangos aceptados para los diferentes parámetros analizados, aunque múltiples factores pueden influir en el comportamiento del hormigón armado. Con estos resultados y en base al modelo de vida útil de Tuuti, se analiza el comportamiento que presentarían construcciones realizadas con estas mezclas.
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    Estudio del procesado de sinterizado en pastillas CERMET de UO2 para su uso como ATF (accident tolerant fuels)
    (Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato) Perczyk, Martina; Kempf, Rodolfo; Komar Varela, Carolina; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato
    A nivel mundial, los reactores que usan agua liviana (PWR) emplean óxido de uranio (UO2) como combustible, encapsulado en vainas de una aleación de base circonio. Este sistema ha sido bien estudiado a lo largo de varias décadas. El circonio, puede generar reacciones de formación de hidrógeno altamente exotérmicas. En condiciones muy poco frecuentes de un accidente en el que se produzca la pérdida de refrigerante, parte del núcleo del reactor puede quedar al descubierto. En estas condiciones, se puede generar un exceso de calor que junto con la producción de hidrógeno puede dañar el núcleo. En el año 2011 un terremoto seguido de un tsunami en Japón derivó en el accidente de la central nuclear de Fukushima Daiichi. Esto generó el interés internacional en investigar variaciones que se puedan realizar en los combustibles para mejorar su performance en caso de un evento de este tipo. Se busca, por ejemplo, realizar modificaciones en la composición de las pastillas combustibles para mejorar la capacidad de evacuar el calor. A ese tipo de combustibles se los denomina Accident Tolerant Fuels. En este sentido, una de las modificaciones propuestas es el agregado de materiales como carburos para conformar agujas o whiskers. En este trabajo se propuso estudiar el proceso de mezclado, conformado y sinterizado de pastillas de UO2 y UO2 con CW y SiC. Para eso, se fabricó un conjunto de pastillas a distintas concentraciones. Se analizó el efecto de distintas presiones en la etapa de conformado de pastillas y duraciones de plateau del tratamiento térmico correspondiente al sinterizado. También se midió la densidad por diferentes métodos y se hizo una caracterización microestructural y cristalográfica para poder estudiar el efecto del agregado de estos carburos en las propiedades del UO2 como combustible. Se realizó un estudio de medida de la difusividad térmica mediante mapas para evaluar la incidencia de la incorporación de los carburos en las propiedades térmicas de los CERMET. Algunas de las conclusiones fueron: se pudo elegir un rango de trabajo a escala laboratorio para la presión y tiempo de sinterizado en la fabricación de pastillas, existe una dependencia de la densidad con la presión de conformado y el agregado de una mezcla de carburos produce mayor porosidad en las pastillas.
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    Evaluación del efecto del carboxilato de amina como inhibidor de la corrosión en estruxturas de hormigón armado
    (Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato) Peña Estrella, Jorge Julián; Duffó, Gustavo; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato
    Ecuador, con algo más de 17,5 millones de habitantes (Instituto Nacional de Estadística y Censos, 2020)(1), es un país que tiene un alto crecimiento demográfico en la región, con una industria de la construcción que busca fortalecerse; de ahí el interés por incursionar en técnicas y empleo de nuevos materiales que coadyuven a mejorar la calidad y durabilidad del hormigón en obras de infraestructura en el país. El estudio que se pone en consideración evalúa durante un año la efectividad de un inhibidor de corrosión denominado como MCI, que por sus siglas en inglés significa Migratory Corrosion Inhibitor, formulado con "Carboxilato de Amina", el mismo que fue empleado como agregado durante la fase de construcción de muestras de hormigón con cemento Portland Tipo II, para estudiar el comportamiento frente a la corrosión de la armadura de acero de refuerzo ASTM-A615 G60, NTE INEN 102 grado A42 en norma ecuatoriana. La técnica cinética de suministrar corriente al sistema en forma Galvanostática fue empleada para obtener la resistencia por polarización lineal (RPL), la misma que es de carácter electroquímico, y así evaluar el comportamiento frente a la corrosión de las barras de acero de refuerzo bajo la influencia del inhibidor. Se presenta una breve descripción de los mecanismos frecuentes de la corrosión en el hormigón y se analizan diversos tipos de inhibidores de corrosión tanto convencionales como modernos, relacionándolos con las técnicas electroquímicas para evaluar la velocidad de corrosión. En la parte experimental, se construyeron testigos de hormigón, para múltiples ensayos: resistencia a la compresión, resistividad eléctrica, procesos de difusión de iones cloruros en cámara de inmersión en agua al 3,5% NaCl y en cámara de CO2 para evidenciar fenómenos de carbonatación. Con el control de estas variables, se procedió con el análisis y evaluación del desempeño del inhibidor para posteriormente extrapolarlo a condiciones reales en términos de integridad y durabilidad de acuerdo al modelo de vida útil dado por Tuutti. Finalmente, teniendo como objetivo fundamental la evaluación del inhibidor MCI, fue notorio y determinante apreciar en los resultados el efecto positivo que se tuvo con la inclusión del inhibidor ante la velocidad de corrosión a partir de los 150 días de exposición respecto a los 368 días que duró la experimentación en general.
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    Elaboración, caracterización y optimización de técnicas de deposición de contactos metálicos en sensores solares para aplicaciones espaciales
    (Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato) Cuzal Toc, Rodrigo Alexánder; Martínez Bogado, Mónica; Tamasi, Mariana; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato
    Desde la década de los 90, el Departamento de Energía Solar (DES) de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) investiga y desarrolla sensores de radiación solar con aplicaciones para usos terrestres y espaciales. Durante el trabajo de esta Tesis, se fabricaron un conjunto de sensores de silicio cristalino que presentaron problemas de adherencia en los contactos metálicos. Con el objetivo de resolver el problema presentado se realizaron mejoras en el equipo de electrodeposición de plata, modificando el sistema de sujeción de varillas de acero inoxidable y mecanizando nuevos soportes del sistema de fijación. Además, se realizó un análisis por microscopía electrónica de barrido de los sensores descartados con el objetivo de encontrar impurezas no deseadas en la interfaz metal semiconductor. Los resultados del análisis de las muestras examinadas no presentaron contaminantes. Finalmente, con las modificaciones implementadas se elaboraron y caracterización eléctrica y electrónicamente un nuevo conjunto de sensores que no presentan problemas de adherencia en los contactos metálicos seguidamente del proceso de engrosado y posterior al tratamiento térmico y mostraron parámetros eléctricos acordes a las especificaciones de diseño del sensor.
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    Estudio de la movilidad de venenos quemables en el sistema Zr-Nb-Er-U
    (Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato) Gómez Sánchez, Yenner Paul; Iribarren, Manuel; Perez, Rodolfo; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato
    En el contexto energético global, es importante que cada una de las fuentes de energía, además de ser confiables, sean económicamente competitivas. En este sentido, uno de los factores importantes para disminuir el precio de la energía eléctrica producida por reactores nucleares de agua liviana (LWR) es la prolongación del ciclo de operación. Una de las propuestas para lograrlo es el aumento de la concentración de 235U en las pastillas combustibles, esto aumentaría el tiempo entre recambios. En el marco del desarrollo de nuevos elementos combustibles para reactores LWR, surgieron propuestas que incorporan Er en la vaina del elemento combustible como veneno quemables. Por tanto, surge la necesidad de estudiar en profundidad el sistema ternario Er-Nb-Zr. Ante la falta de datos correspondientes al sistema mencionado, esta tesis se propuso estudiar, principalmente, la interacción vía difusión de los elementos que conforman el sistema. El trabajo está dividido en dos partes. Primero, para estudiar la interacción de los elementos vía difusión en el sistema, se prepararon los pares de difusión Er/Zr y Er/Zr20Nb, los mismos fueron caracterizados mediante diferentes técnicas (Microscopía óptica, SEM/EDS, LIBS, microsonda/WDS) y se obtuvieron valores de coeficientes de difusión representativos de cada una de las experiencias. Segundo, con el objetivo de estudiar las fases presentes en el sistema ternario Er-Nb-Zr, se prepararon, homogeneizaron y caracterizaron aleaciones ternarias con distintas composiciones. Adicionalmente, se estudiaron fenómenos propios de la técnica LIBS. Esto permitió la validación de la técnica para ser utilizada en el estudio de experiencias de difusión en este sistema y aportó datos importantes sobre la relación entre intensidad espectral y concentración de Er en Zr20Nb.
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    Desarrollo de álabes para aerogeneradores Savonius, empleando materiales compuestos
    (Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato) Montenegro, Sara Oris; Ponzoni, Lucio; Daverio, Nicolás; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato
    Argentina está comprometida con la implementación del Acuerdo de París y el cumplimiento colectivo del objetivo de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC), donde nuestro país no excederá la emisión neta de 359 millones de toneladas de dióxido de carbono equivalente (MtCO2e) en el año 2030, aplicable a todos los sectores de la economía. Para lo cual, en el año 2030, la generación de electricidad proveniente de fuentes renovables se habrá incrementado significativamente y se contará con mayor infraestructura para la generación distribuida. En este contexto, la generación de energía eléctrica a pequeña escala a través de energías renovables cumple un papel importante. Los aerogeneradores de baja potencia se construyen con diversos materiales. Sin embargo, los materiales compuestos se han convertido en actores centrales principalmente como elemento aligerador de estructuras de los álabes. El presente trabajo se organizó en torno al desarrollo de un material compuesto mediante la técnica de laminación manual, con la finalidad de fabricar los álabes semicirculares de un aerogenerador Savonius de baja potencia (menor a 1 kW). En este contexto, se determinaron los coeficientes estáticos de torque del aerogenerador mediante simulaciones CFD en Flow Simulation®, y se realizaron simulaciones FEM con materiales en Ansys Composite PrepPost. A su vez, se realizó la selección y cálculo de materiales para la construcción de los álabes, la fabricación de los mismos, el diseño del ensamble para vincular los distintos componentes estructurales del dispositivo, y la caracterización térmica, química y mecánica del laminado y sus materiales constituyentes, incluyendo la observación mediante microscopía óptica y determinación de la viscosidad.
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    El contenido de muones de las lluvias de aire atmosférico y la composición de masa de los rayos cósmicos
    (Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato) Gesualdi, Flavia; Supanitsky, Alberto Daniel; Engel, Ralph; Roth, Markus; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato
    Los rayos cósmicos son mensajeros del espacio que contienen la respuesta a los misterios más profundos del Universo: ¿Qué son exactamente? ¿De dónde vienen? ¿Cómo se aceleran hasta tales energías, y cómo son las leyes que rigen sus interacciones? A las energías más altas, estas escasas partículas sólo pueden detectarse a través de las lluvias de partículas secundarias que son generadas en sus interacciones con la atmósfera terrestre. Grandes observatorios, como el Observatorio Pierre Auger, detectan estas lluvias atmosféricas e intentan reconstruir la mayor información posible del rayo cósmico primario. En particular, el número de muones secundarios es un observable clave porque está directamente relacionado con la composición química del primario que los generó. La comprensión de la composición química en función de la energía arrojaría luz sobre diversas preguntas no resueltas fuertemente vinculadas al origen de los rayos cósmicos. El Observatorio Pierre Auger dispone de detectores de centelleo bajo tierra para detectar los muones de forma directa, el “Underground Muon Detector” (UMD). Esta tesis está dedicada a la determinación precisa del contenido de muones de las lluvias atmosféricas y al estudio de sus implicaciones sobre la composición química del primario. Analizamos mediciones directas de muones de lluvias atmosféricas con energías comprendidas entre 1017,22 eV y 1019,46 eV realizadas por dos experimentos. A las energías más bajas analizamos extensamente los datos del UMD, que complementamos a las energías más altas con mediciones de “Akeno Giant Air Shower Array” (AGASA). Para los datos del UMD, desarrollamos nuevos métodos que mejoran significativamente la estimación del número de muones. Estos métodos también permiten la reconstrucción de la señal de muones en función del tiempo con una resolución temporal sin precedentes, abriendo la puerta a la reconstrucción de nuevos observables sensibles a la composición química. Como aplicación, estudiamos la distribución lateral de muones medida con el UMD, así como los modelos que intentan describirla. Además, analizamos las implicaciones de los datos del UMD y de AGASA con respecto a la composición química. La interpretación de la composición de los datos sólo puede inferirse mediante una comparación contra simulaciones de lluvias atmosféricas. Por lo tanto, simulamos escenarios de protón puro, hierro puro y de composición mixta, basados en los tres modelos de última generación de las interacciones hadrónicas de alta energía. Para comparar mejor los resultados con los de otros experimentos, calculamos los llamados valores z, una escala del contenido de muones en los datos respecto del de simulaciones de protón y hierro. Los resultados combinados ofrecen una imagen coherente con la de otros experimentos: la composición inesperadamente pesada constituye evidencia de un déficit de muones en las simulaciones de lluvias atmosféricas que aumenta con la energía. Estos resultados pueden ayudar a mejorar los modelos de interacciones hadrónicas de altas energías, lo que a su vez mejoraría la precisión de las inferencias de composición química.
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    Métodos para estimar observables sensibles a la masa de rayos cósmicos de energía ultra alta utilizando redes neuronales artificiales
    (Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato) Hahn, Steffen Traugott; Engel, Ralph; Wundheiler, Brian; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato
    El Observatorio Pierre Auger, localizado en el hemisferio sur, es el mayor observatorio de rayos cósmicos del mundo, con un área de detección efectiva de más de 3000 km2, diseñado específicamente para detectar las cascadas de partículas inducidas. Para ello, utiliza un diseño híbrido, empleando la atmósfera como calorímetro para observar el desarrollo longitudinal de la cascada con detectores de fluorescencia, y un detector de superficie con estaciones ordenadas regularmente a nivel del suelo para medir el desarrollo lateral de las partículas secundarias producidas. Comúnmente, las partículas que llegan al suelo conforman la denominada ”huella de la cascada”. El reciente aumento de la popularidad de las redes neuronales artificiales ha proporcionado nuevas herramientas y de fácil implementación para abordar los problemas de la Física. El uso de redes neuronales ofrece la oportunidad de relacionar datos detallados, como las huellas de las cascadas, con observables físicos, como la energía de una cascada, sin necesidad de construir modelos analíticos. El objetivo central de esta tesis es la investigación de métodos basados en redes neuronales para extraer información de los datos tomados por el detector de superficie del Observatorio Pierre Auger que esté correlacionada con la masa de los rayos cósmicos. Para ello, he considerado dos enfoques diferentes y explorado la viabilidad del uso de redes neuronales. Así, el primer enfoque se basa en la extracción del contenido de muones en cada estación del detector de superficie y el segundo enfoque se basa en la medición de toda la huella de la cascada. Utilizando estudios de simulación de Monte Carlo, descarté el primer enfoque en favor del segundo, que mostró resultados más prometedores. A partir de este estudio basado en simulaciones, seleccioné tres modelos de red neuronal diferentes entrenados para predecir la máxima profundidad de la cascada, el contenido relativo de muones y la masa logarítmica a partir de las huellas de la cascada. Como paso final, apliqué las redes a datos medidos en el observatorio para estimar la composición química de los rayos cósmicos primarios.
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    Determinación in situ del grado de sensibilizado de aceros inoxidables austeníticos
    (Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato) Altamirano, Pablo; Kappes, Mariano; Rodríguez, Martín; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato
    El objetivo del presente trabajo es retomar la idea original de aplicación in situ de una técnica electroquímica, para evaluar en forma no destructiva el estado de sensibilizado de aceros inoxidables austeníticos a componentes de equipos y/o instalaciones. Para ello se toma como base el método DL-EPR, y se analizan las modificaciones necesarias, tanto al método como al dispositivo experimental utilizado, para trasladar su aplicación habitual en laboratorio a mediciones en campo. En este método se realiza un barrido de potencial en sentido noble, desde el potencial de corrosión (Ecorr), hasta un potencial de pasividad predeterminado. Luego se invierte el sentido de barrido de potenciales, que pasa a ser en dirección activa. El barrido finaliza al llegar al valor inicial de Ecorr. La relación entre el pico de corriente de reactivación (Ir), obtenido en el barrido catódico (curva de vuelta), y el pico de corriente de activación (Ia), que se obtiene en el barrido anódico (curva de ida), se utiliza como parámetro para evaluar el estado de sensibilizado del material. La solución utilizada para la medición de DL-EPR en aceros inoxidables austeníticos contiene ácido sulfúrico e iones tiocianatos y usualmente se prepara inmediatamente antes de ser utilizada. A la vez, la determinación en laboratorio se suele efectuar desoxigenando mediante burbujeo de nitrógeno. Esto resulta poco práctico a la hora de efectuar una medición in situ, sería conveniente utilizar la solución preparada de antemano y en condiciones de aireación natural. Por lo tanto, se estudió la influencia del contenido de oxígeno en la solución y el efecto del envejecimiento de la solución sobre la relación Ir/Ia medida. Los ensayos se realizaron en acero inoxidable austenítico tipo AISI 304 (UNS S30400) y AI-SI 303 (UNS S30300). Ambas aleaciones tienen similares contenidos de Cr, pero el 303 posee contenidos superiores de P y S, a fin de mejorar la maquinabilidad. Utilizando estos aceros, se efectuaron diferentes tratamientos térmicos, a fin de obtener distintos estados de sensibilizado del material. Se varió el porcentaje de trabajado en frío del acero inoxidable 304, a fin de determinar su influencia en los resultados de la medición electroquímica. El acero inoxidable 303 posee mayor contenido de inclusiones, lo cual permitió estudiar la influencia de estas segundas fases en los resultados del ensayo. Por último, se desarrolló una celda electroquímica simple y de bajo costo, que puede fijarse en superficies planas y curvas, tanto horizontales como verticales. Como resultado de la tesis se concluye que:- Es posible discriminar entre aceros inoxidables sensibilizados y no sensibilizados efectuando mediciones de DL-EPR en condiciones naturales de aireación.- La solución utilizada en la medición puede ser almacenada por un periodo de tiempo de hasta cuatro semanas sin que ello afecte a la evaluación del estado de sensibilizado.- El contenido de inclusiones modifica los valores de los picos de reactivación de materiales no sensibilizados en las curvas de DL-EPR, incidiendo directamente sobre la evaluación de sensibilizado. Este efecto puede derivar en falsos positivos. Sin embargo, si se cuenta con muestras testigo de un componente, o si se efectúa una medición previo a la puesta en servicio, es posible aplicar la técnica en forma comparativa, a fin de determinar si hubo sensibilizado del componente durante el servicio. En el caso que se desconozca el estado metalúrgico previo del acero inoxidable o no se cuente con muestras testigo, el falso positivo alerta sobre una susceptibilidad del material y justifica la realización de otros análisis, para hacer una caracterización más detallada del estado de situación. - Con los niveles de deformación en frío utilizados se detectó una disminución en el pico de reactivación de las curvas de DL-EPR, incidiendo sobre la relación Ir/Ia. El efecto no fue suficiente para modificar la categorización respecto del estado de sensibilizado previo al trabajado en frío.- Fue posible construir celdas de medición, que cumplan con la función requerida, a un bajo costo y con la suficiente versatilidad para amoldarse a las diferentes geometrías de los componentes de equipos y/o instalaciones a analizar. Para ello se utilizaron materiales disponibles en el laboratorio, como tubos tipo falcon comerciales, y se fabricaron accesorios de sujeción mediante impresión 3D. Estas conclusiones promueven el uso de mediciones de DL-EPR in situ para determinar el estado de sensibilizado de aceros inoxidables austeníticos tipo 304 en forma no destructiva y alientan el estudio de factibilidad para la aplicación de la técnica en otros materiales de interés tecnológico.
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    Corrosión de las aleaciones de aluminio AA6061, AA5052 y AA5083 en medios de baja conductividad
    (Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato) Linardi, Evelina; Lanzani, Liliana; Collet-Lacoste, Juan; Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia Área Académica. Gerencia Instituto Sabato
    En Argentina los elementos combustibles (EECC) gastados en reactores nucleares experimentales, se almacenan en piletas con agua de alta pureza. La aleación de aluminio AA6061 se utiliza para fabricar los EECC, y para otras estructuras en las piletas junto con aleaciones de la serie 5xxx. Debido a que el almacenamiento en agua puede extenderse hasta 60 años, es necesario estudiar los fenómenos de degradación que podrían afectar la integridad de los EECC y demás estructuras, para prevenir la liberación de productos de fisión al medio. El objetivo de esta tesis es estudiar la corrosión de las aleaciones AA6061, AA5083 y AA5052 en las condiciones óptimas requeridas en las piletas: agua de alta pureza a temperatura ambiente; y en una solución que simula una eventual contaminación del sitio: solución de NaCl 0,001 M. Con fines comparativos también se estudió el aluminio de 99,999 % (Al5N). El crecimiento de óxido en las aleaciones AA6061, AA5083 y AA5052 en agua de alta pureza y NaCl 0,001M aireados, ocurre por un mecanismo de disolución del aluminio como aluminato - reprecipitación de hidróxido. La alcalinización debida a la reducción del H+ y el O2 sobre las partículas con hierro presentes en las aleaciones, disuelve la matriz formando especies solubles que luego reprecipitan sobre la superficie como hidróxido. En particular para la AA6061 en ensayos de inmersión en agua a un tiempo de 6 meses, se observó que las penetraciones de hidróxido provocadas por la disolución/reprecipitación alrededor de los intermetálicos con hierro alcanzan valores máximos del orden de 20 μm en agua. Este tipo de corrosión localizada no representa un riesgo para la conservación de los Elementos Combustibles Gastados, ya que dichos valores son despreciables con respecto al espesor de la tapa o cladding de la placa combustible: 0,4 mm. En el Al5N se verifica el mismo mecanismo, excepto que en este material puro los sitios de emergencia de electrones para las reacciones catódicas son las impurezas y defectos en los límites de grano. En la solución de NaCl se encontró que el espesor de óxido formado, tanto en las aleaciones como en el Al5N, es menor que en agua debido a la formación de complejos estables y solubles del tipo Al(OH)xCly, la cual inhibe en parte la reprecipitación del hidróxido. A partir de ajustar un modelo a los datos experimentales de aumento de peso en función del tiempo en ensayos de inmersión de 21 meses de duración, se obtuvieron parámetros para estimar el espesor de la capa de hidróxido formado (fase bayerita) que crecería sobre las aleaciones luego de 60 años de inmersión en piletas con agua desmineralizada. Para las tres aleaciones se estimaron espesores de ~13 μm en agua y de ~7 μm para agua contaminada con cloruro 0,001 M. Las partículas ricas en hierro también influyen en el potencial de picado (EP) de la AA6061. Se demostró mediante análisis estadístico que en cloruro 0,001 M aireado el EP es ~100 mV menor que en la solución desaireada. En el Al5N en la misma solución de cloruro, la presencia de oxígeno no influye en el EP. La mayor susceptibilidad al picado de la AA6061 en solución aireada está relacionada con la cavidad producida por el ataque alcalino, la cual favorece la nucleación de picaduras. La diferencia entre los EP en esta aleación puede explicarse en base al modelo de acidificación localizada. Por otra parte, se estudió el comportamiento de la fase Mg2Si en la AA6061 mediante ensayos de inmersión a potencial de circuito abierto (ECA) y de polarización en soluciones de pH 7 a 14. Se encontró que el magnesio se disuelve de las partículas de Mg2Si a pH menor a 8, mientras que es estable a pH mayor a 9. La disolución es independiente del potencial. Además, se realizaron mediciones de EIS para estudiar el óxido pasivo en la AA6061, y se ajustó un circuito eléctrico equivalente (CEE) a los resultados. Se utilizó un modelo para describir la formación del óxido pasivo, y mediante un tratamiento matemático se relacionaron las ecuaciones que describen el modelo con los parámetros obtenidos del CEE. A partir de éstos, se calculó un gradiente de potencial relacionado al campo eléctrico de 1-5∙106 V/cm, el cual está en buen acuerdo con un proceso de migración a través del óxido pasivo.