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En un estudio previamente demostrado en el Journal of Nuclear Materials, el acero inoxidable austenítico recién fabricado con precipitados de NbC de tamaño nanométrico distribuidos uniformemente (ARES-6) y el acero inoxidable 316 convencional se examinaron bajo intensa irradiación de iones.Comportamiento post-hinchazón para comparar los beneficios de ARES-6.
Estudio: Resistencia al hinchamiento del acero inoxidable austenítico con precipitados de NbC a nanoescala distribuidos uniformemente bajo intensa irradiación de iones.Crédito de la imagen: Parilov/Shutterstock.com
Los aceros inoxidables austeníticos (SS) se utilizan comúnmente como componentes internos fabricados en reactores de agua ligera modernos donde están expuestos a altos flujos de radiación.
El cambio en la morfología de los aceros inoxidables austeníticos tras la captura de neutrones afecta negativamente a parámetros físicos como el endurecimiento por radiación y la descomposición térmica.Los ciclos de deformación, la porosidad y la excitación son ejemplos de la evolución de la microestructura inducida por radiación que se encuentran comúnmente en los aceros inoxidables austeníticos.
Además, el acero inoxidable austenítico está sujeto a la expansión del vacío inducida por radiación, lo que puede conducir a la destrucción potencialmente letal de los componentes del núcleo del reactor.Por lo tanto, las innovaciones en los reactores nucleares modernos con una vida más larga y una mayor productividad requieren el uso de conjuntos complejos que puedan soportar más radiación.
Desde principios de la década de 1970, se han propuesto muchos métodos para el desarrollo de materiales radiactivos.Como parte de los esfuerzos para mejorar la eficiencia de la radiación, se ha estudiado el papel de los principales aspectos de la elasticidad de expansión del vacío.Pero aun así, debido a que los aceros inoxidables austeníticos con alto contenido de níquel son muy susceptibles a la fragilización por radiación debido a la deformación de las gotas de helio, los aceros inoxidables austeníticos con bajo contenido de níquel no pueden garantizar una protección adecuada contra la corrosión en condiciones corrosivas.También existen algunas limitaciones para mejorar la eficiencia de la radiación ajustando la configuración de la aleación.
Otro enfoque es incluir varias características microestructurales que pueden actuar como puntos de drenaje para fallas puntuales.Sink puede contribuir a la absorción de defectos intrínsecos inducidos por la radiación, retrasando la formación de agujeros y círculos de desplazamiento creados por la agrupación de vacantes y brechas.
Se han propuesto numerosas dislocaciones, pequeños precipitados y estructuras granulares como absorbentes que podrían mejorar la eficiencia de la radiación.El diseño conceptual de velocidad dinámica y varios estudios observacionales han revelado los beneficios de estas características microestructurales para suprimir la expansión de vacíos y reducir la separación de componentes inducida por radiación.Sin embargo, la brecha se cura gradualmente bajo la influencia de la radiación y no cumple completamente la función de un punto de drenaje.
Los investigadores produjeron recientemente acero inoxidable austenítico con una proporción comparable de precipitados de carburo de nanoniobio dispersos uniformemente en la matriz utilizando un proceso industrial de fabricación de acero que más tarde se denominó ARES-6.
Se espera que la mayoría de los precipitados proporcionen suficientes sitios de sumidero para los defectos intrínsecos de la radiación, aumentando así la eficiencia de radiación de las aleaciones ARES-6.Sin embargo, la presencia de precipitados microscópicos de carburo de niobio no proporciona las propiedades esperadas de resistencia a la radiación según la estructura.
Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue probar el efecto positivo de los carburos de niobio pequeños en la resistencia a la expansión.También se han investigado los efectos de la tasa de dosis relacionados con la longevidad de los patógenos a nanoescala durante el bombardeo intenso de iones.
Para investigar el aumento de la brecha, una aleación ARES-6 recién producida con nanocarburos de niobio dispersos uniformemente excitó el acero industrial y lo bombardeó con iones de níquel de 5 MeV.Las siguientes conclusiones se basan en mediciones de hinchamiento, estudios de microestructura de microscopía electrónica nanométrica y cálculos de resistencia a la caída.
Entre las propiedades microestructurales de ARES-6P, la alta concentración de precipitados de carburo de nanoniobio es la razón más importante del aumento de la elasticidad durante el hinchamiento, aunque la alta concentración de níquel también juega un papel.Dada la alta frecuencia de desplazamientos, ARES-6HR exhibió una expansión comparable a ARES-6SA, lo que sugiere que, a pesar de la mayor resistencia de la estructura del tanque, el desplazamiento en ARES-6HR por sí solo no puede proporcionar un sitio de drenaje efectivo.
Después del bombardeo con iones pesados, se destruye la naturaleza casi cristalina a nanoescala de los precipitados de carburo de niobio.Como resultado, al usar la instalación de bombardeo de iones pesados ​​utilizada en este trabajo, la mayoría de los patógenos preexistentes en las muestras no irradiadas se disiparon gradualmente en la matriz.
Aunque se espera que la capacidad de drenaje de ARES-6P sea tres veces mayor que la de la placa de acero inoxidable 316, el aumento medido en la expansión es de aproximadamente siete veces.
La disolución de los precipitados de nanocarburo de niobio tras la exposición a la luz explica la gran discrepancia entre la resistencia a la hinchazón esperada y la real de ARES-6P.Sin embargo, se espera que los cristalitos de carburo de nanoniobio sean más duraderos a tasas de dosis más bajas, y la elasticidad de expansión de ARES-6P mejorará considerablemente en el futuro en condiciones normales de planta de energía nuclear.
Shin, JH, Kong, BS, Jeong, C., Eom, HJ, Jang, C. y AlMousa, N. (2022). Shin, JH, Kong, BS, Jeong, C., Eom, HJ, Jang, C. y AlMousa, N. (2022). Shin, JH, Kong, BS, Chon, K., Eom, HJ, Jang, K. y Al-Musa, N. (2022). Shin, JH, Kong, BS, Jeong, C., Eom, HJ, Jang, C. y AlMousa, N. (2022)。 Shin, JH, Kong, BS, Jeong, C., Eom, HJ, Jang, C. y AlMousa, N. (2022)。 Shin, JH, Kong, BS, Chon, K., Eom, HJ, Jang, K. y Al-Musa, N. (2022).Resistencia al hinchamiento del acero inoxidable austenítico con precipitados de NbC nanométricos distribuidos uniformemente bajo irradiación con iones pesados.Revista de Materiales Nucleares.Disponible en: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022311522001714?via%3Dihub.
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Shahir se graduó de la Facultad de Ingeniería Aeroespacial del Instituto de Tecnología Espacial de Islamabad.Ha realizado una amplia investigación en instrumentos y sensores aeroespaciales, dinámica computacional, estructuras y materiales aeroespaciales, técnicas de optimización, robótica y energía limpia.El año pasado trabajó como consultor freelance en el campo de la ingeniería aeroespacial.La redacción técnica siempre ha sido el fuerte de Shahir.Ya sea que gane premios en concursos internacionales o gane concursos de escritura locales, sobresale.Shahir ama los autos.Desde las carreras de Fórmula 1 y la lectura de noticias automotrices hasta las carreras de karts, su vida gira en torno a los autos.Es un apasionado de su deporte y siempre trata de encontrar tiempo para ello.El squash, el fútbol, ​​el cricket, el tenis y las carreras son sus pasatiempos con los que disfruta pasar el tiempo.
Sudor caliente, Shahr.(22 de marzo de 2022).Se ha analizado la resistencia al hinchamiento de una nueva aleación de reactor nanomodificada.AZonano.Recuperado el 11 de septiembre de 2022 de https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=38861.
Sudor caliente, Shahr.“Análisis de resistencia al hinchamiento de nuevas aleaciones de reactores nanomodificados”.AZonano.11 de septiembre de 2022 .11 de septiembre de 2022 .
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