SECCIÓN DE COMBUSTIBLES NUCLEARES

Esta Sección la integran el Laboratorio de Conversión, LC, y la Planta de Elementos Combustibles, PEC.

OBJETIVOS

• Desarrollar la tecnología para la obtención de Uranio a partir de hexafluoruro de uranio, UF6, apto para ser usado en la fabricación de combustible MTR.
• Desarrollar y producir elementos combustibles en base de compuestos de uranio, para reactores nucleares de investigación.

LÍNEAS DE TRABAJO

Laboratorio de Conversión

• Obtención de UO₂F₂ por hidrólisis de UF₆
• Obtención de UF₄ por reducción de UO₂F₂ mediante cloruro estanoso, SnCl₂, y precipitación de UF₄
• Obtención de uranio metálico mediante reacción metalotérmica con Mg

Planta de Elementos Combustibles

• Mantención y Optimización de la Tecnología de fabricación de Elementos Combustibles para reactores de investigación.

Durante el 2006 se fabricó un elemento combustible experimental de uranio de bajo enriquecimiento en base al compuesto U₃Si₂ de alta densidad, con el propósito de someterlo a irradiación en el RECH-1

• Desarrollo de Blancos (Targets) para producción de Mo de Fisión.

Nueva línea de trabajo iniciada recién el 2006, como parte de un proyecto coordinado de investigación (CRP) del OIEA, y que tiene como propósito fundamental el desarrollo de la tecnología de obtención del Molibdeno de fisión para aplicaciones médicas a partir de la irradiación de blancos fabricados con uranio metálico de bajo enriquecimiento (LEU).

• Mantención del Sistema de Gestión de Calidad.

Actividades tendientes a mantener y mejorar el sistema de gestión de calidad basado en el estándar ISO 9000 que posee la instalación, cuya primera certificación fue otorgada el 2003 por la empresa Bureau Veritas Quality International, BVQI, con acreditación internacional otorgada por ANSI-RAB de EEUU. Durante el 2006 el Sistema de Gestión de Calidad de la Sección Combustibles Nucleares fue sometido a una auditoría de re certificación por parte de VBQI y se avanzó en su integración con el Sistema Integral de Calidad de la CCHEN.

• Desarrollo de combustibles nucleares basados en aleaciones U-Mo

Actividad en directa conexión con el "estado del arte" mundial en combustible para reactores experimentales. El propósito fundamental es investigar y desarrollar en nuevos compuestos de materiales para combustibles nucleares tendiente a lograr densidades de uranio por sobre los 8 gU/cm³, que favorecen la conversión del combustible a LEU con dmayor eficiencia para los reactores experimentales en el muno.

RESULTADOS RELEVANTES DEL PERÍODO

Laboratorio Conversión

• Durante el 2006 se llevaron a cabo 26 operaciones de Hidrólisis que extrajeron 23.811 g UF₆ (con uranio enriquecido al 19,75 % en ²³⁵U) desde el cilindro 5002, 23.743 desde el 5004 y 7.902 g desde el 5001, alcanzándose un total de 55.456 g de UF₆ durante 2006, es decir un 77,2 % respecto del total contenido en los 3 cilindros a procesar.
• Se realizaron 10 operaciones de precipitación de UF₄ a partir de solución de UO₂F₂ produciendo un total de 13.596 g de UF₄ deshidratado en atmósfera de argón. Se liberó un promedio de 4,2 % de H₂O.
• Como una forma de verificar el contenido de estaño, Sn, en el UF₄ y cotejarlo con lo determinado en el Laboratorio Químico del CEN Lo Aguirre, se enviaron 4 muestras al Laboratorio del Centro de Química y Medio Ambiente de IPEN, Brasil, cuyos resultados indicaron valores de 344, 187, 182 y 167 ppm Sn en UF₄. La técnica empleada fue Espectrometría de Emisión Óptica con fuente de Plasma Inducido (ICP-OES).

Planta de Elementos Combustibles

• Fabricación de un elemento combustible experimental tipo RECH-1 con diseño modificado, constituido por una placa combustible fabricada con Uranio de bajo enriquecimiento y 15 placas de aluminio. Los objetivos principales planteados para esta actividad son calificar bajo irradiación con la mayor densidad licenciada internacionalmente con U₃Si₂, (4,8gU/cm³), además de evaluar las capacidades de la CCHEN en cuanto a optimización del diseño de combustibles nucleares.
• Recepción de Informe Final e Informe de Ensayos Post Irradiación (PIE) de un elemento combustible experimental, fabricado en Chile para su calificación bajo irradiación en el Reactor de Alto Flujo de Petten, Holanda. Las conclusiones extraídas de estos informes señalan lo siguiente:
• "Los PIE del elemento combustible LCC01 han terminado exitosamente. Todas las mediciones muestran un comportamiento apropiado del elemento combustible, presentándose solo un pequeño hinchamiento, menor que lo esperado, en la placa combustible inspeccionada. El fino espesor de la capa de óxido y la inspección visual a través del elemento combustible completo muestran que las dimensiones de todas las placas han permanecido estables"
• "Cálculos neutrónicos en detalle muestran que el quemado total del ²³⁵U alcanzó a 64.5% ± 8.4% (81.4 gr. ²³⁵U al final de la irradiación comparados con 229.1 gr. al principio de la irradiación), lo cual es mayor que el valor requerido inicialmente (55%)"
• "La conclusión es que, de acuerdo a las inspecciones del proceso de fabricación de combustible, sistema de gestión de calidad y resultados observados durante la irradiación del elemento combustible en el reactor de alto flujo (HFR) en Petten, la calificación bajo irradiación fue exitoso y pone a la CCHEN en la calidad de fabricante de combustibles nucleares tipo LEU en base a siliciuros"

• En cuanto al desarrollo de tecnologías de fabricación de blancos para la producción de Molibdeno de fisión a partir de LEU, durante el 2006 se materializó la participación en Taller Internacional relativo al tema realizado en Indonesia, se revisaron diseños y se fabricaron herramientas, matrices y utilajes, incluyendo maquinarias y equipos especiales para, al finalizar el año, realizar pruebas exploratorias de fabricación y armado de prototipos de blancos.
• Recertificación del Sistema de Gestión de Calidad de la Planta de Elementos Combustibles y su plena integración al Sistema Integral de Calidad de la CCHEN. Se obtuvo una nueva certificación de Calidad por un período de tres años más de parte de Bureau Veritas VBQI International y la acreditación internacional por parte de ANAB (Ex ANSIRAB de USA).
• Avances de acuerdo a lo programado en el desarrollo de combustibles basados en aleaciones UMo. Durante el 2006 se desarrollaron los estudios de interacción de la fase UMo con Aluminio puro y Al 6061, además de evaluar la influencia de la adición de terceros elementos a la aleación UMo en la interacción entre la fase combustible y el aluminio. Se iniciaron los estudios de swelling en miniplacas y el desarrollo de láminas delgadas de UMo para combustible tipo monolítico.

PARTICIPACIÓN INTERNACIONAL

Participación en Licitación Internacional

Convocada por el OIEA para suministro de elementos combustibles y elementos de control para reactor nuclear de investigación europeo (RPI - Portugal).

Proyecto de Cooperación Técnica

Finalización del proyecto de cooperación técnica del OIEA CHI 4/021 "Production and Irradiation of Fuel Element for Research Reactors".

Participación en eventos internacionales

• En marzo del 2006 el ingeniero Sr. Jorge Marín participó en el Taller Internacional sobre Fabricación de Blancos con láminas de LEU, Irradiación y Proceso Químico utilizando Técnica Cintichem Modificada, realizado en Batan - Indonesia.
• En octubre del 2006 los ingenieros de la PEC Jorge Marín y Luis Olivares participaron en la versión Nº 28 del International Meeting on Reduced Enrichment for Research and Test Reactor - RERTR realizado en Cape Town, República de Sudáfrica. El propósito fue la interacción con grupos de otros países afines a la temática de combustibles nucleares, además de la presentación de una publicación con resultados de las actividades del programa de bajada de enriquecimiento en la CCHEN.

INFORMES TÉCNICOS Y DOCUMENTACIÓN

Informes Técnicos

• Propuesta Técnica para Licitación Internacional "CCHEN's Technical proposal for MTR Type Standard and Control Fuel Elements Made of Low Enriched Uranium Silicide Based on RPI Fuel Specifications". Febrero 2006
• Propuesta Económica para Licitación Internacional "CCHEN's Cost proposal for IAEA Request Nº POR4016-001-001N Supply of Standard Fuel Elements, Control Fuel Elements and Service of Verification af the Mechanical Design for Portuguese Research Reactor in the Nuclear and Technological Institute (ITN), Lisbon, Portugal". Febrero 2006
• INFORME 2-2006. Desarrollo de Láminas Delgadas de Aleación U-Mo. Estudio de Interacción U-Mo-Me Monolítico / Al6061. - DMN-SMN, Lo Aguirre, Noviembre 2006
• INFORME 1-2006. Estudio de Swelling Miniplacas UMo/Al6061. Estudio de Interacción UMo-Me / Al. - DMN-SMN, Lo Aguirre, Septiembre 2006
• Informe de entrega "Documentación de Elemento Combustible de Bajo Enriquecimiento a Base de U3Si2 para el Reactor RECH-1". Elemento Combustible LR-EX-01 (4,8 gU/cm3). Lo Aguirre, Agosto 2006
• Informe Ensayos Post Irradiación - PIE: "Post Irradiation Examination on the Element LCC01", 20785/06.71929/C, K. Bakker, R.H. J. Schuring, H.A. Buurveld, Peten, Holanda - 7 Febrero 2006
• Informe Final: RECH-1 Elemento Combustible de Prueba - "RECH-1 Test Fuel Element - Final Report", 20785/06.72902/C K. Bakker, H. Buurveld, M. A. C. Van Kranenburg, R. Schuring y F. Wijtsma, Petten, 29 Marzo 2006.

Documentación

La PEC actualizó en el año 2006 alrededor de 15 documentos de su Sistema de Gestión de Calidad, con los propósitos de actualizar sus contenidos, satisfacer los requerimientos de la auditoria de recertificación y completar la integración al Sistema Integral de Calidad de la CCHEN.