La fragilización de los neutrones , a veces más ampliamente fragilización por radiación , es la fragilización de varios materiales debido a la acción de los neutrones . Esto se ve principalmente en los reactores nucleares , donde la liberación de neutrones de alta energía provoca la degradación a largo plazo de los materiales del reactor. La fragilización es causada por el movimiento microscópico de los átomos que son golpeados por los neutrones; esta misma acción también da lugar a una hinchazón inducida por neutrones que hace que los materiales crezcan en tamaño, y el efecto Wigner provoca una acumulación de energía en ciertos materiales que puede conducir a liberaciones repentinas de energía .
Los mecanismos de fragilización de neutrones incluyen:
- Fijación de endurecimiento y dislocación debido a las características nanométricas creadas por la irradiación
- Generación de defectos de celosía en cascadas de colisión a través de los átomos de retroceso de alta energía producidos en el proceso de dispersión de neutrones .
- Difusión de defectos importantes, que conduce a mayores cantidades de difusión de solutos, así como a la formación de complejos de racimo de soluto-defecto a nanoescala, racimos de soluto y fases distintas. [1]
Fragilidad en los reactores nucleares
La fragilización por irradiación de neutrones limita la vida útil de los recipientes a presión de los reactores (RPV) en las centrales nucleares debido a la degradación de los materiales del reactor. Para funcionar con alta eficiencia y contener agua refrigerante de manera segura a temperaturas alrededor de 290ºC y presiones de ~ 7 MPa (para reactores de agua hirviendo ) a 14 MPa (para reactores de agua presurizada ), el RPV debe ser de acero de sección pesada. Debido a las regulaciones, las probabilidades de falla del RPV deben ser muy bajas. Para lograr una seguridad suficiente, el diseño del reactor asume grandes grietas y condiciones de carga extremas. En tales condiciones, un modo de falla probable es una fractura rápida y catastrófica si el acero del recipiente es frágil. Los metales base RPV resistentes que se utilizan normalmente son las placas A302B, A533B o las forjas A508; se trata de aceros de baja aleación templados y revenido con microestructuras bainíticas principalmente templadas. Durante las últimas décadas, la fragilización del RPV se ha abordado mediante el uso de aceros más duros con un menor contenido de impurezas traza, la disminución del flujo de neutrones al que está sujeto el recipiente y la eliminación de las soldaduras en la línea de cintura. Sin embargo, la fragilización sigue siendo un problema para los reactores más antiguos. [2]
Los reactores de agua a presión son más susceptibles a la fragilidad que los reactores de agua hirviendo. Esto se debe a que los PWR sufren más impactos de neutrones. Para contrarrestar esto, muchos PWR tienen un diseño de núcleo específico que reduce la cantidad de neutrones que golpean la pared del recipiente. Además, los diseños de PWR deben ser especialmente conscientes de la fragilización debido al choque térmico presurizado, un escenario de accidente que ocurre cuando el agua fría ingresa a una vasija del reactor presurizada, lo que introduce un gran estrés térmico . Esta tensión térmica puede provocar fracturas si la vasija del reactor es suficientemente frágil. [3]
Referencias
- "Antecedentes sobre problemas de recipientes a presión de reactores" . Comisión Reguladora Nuclear . Febrero de 2016.
- Pu, Jue (18 de marzo de 2013). "Fragilidad por radiación" . Universidad de Stanford .
- Específico
- ^ "Fragilidad de recipientes a presión de reactores nucleares" . www.tms.org . Consultado el 2 de marzo de 2018 .
- ^ Odette, GR; Lucas, GE (1 de julio de 2001). "Fragilidad de los recipientes a presión de los reactores nucleares". JOM . 53 (7): 18-22. Código Bibliográfico : 2001JOM .... 53g..18O . doi : 10.1007 / s11837-001-0081-0 . ISSN 1047-4838 .
- ^ "Antecedentes sobre problemas de recipientes a presión de reactores" . Comisión Reguladora Nuclear de los Estados Unidos . 8 de abril de 2016 . Consultado el 1 de marzo de 2018 .