Evolución del espesor de la película de óxido de aluminio debido al pH del refrigerante y la temperatura superficial de la vaina de los elementos combustibles de un reactor nuclear

Abstract

Se describe el mecanismo de crecimiento de una película del óxido de aluminio sobre una aleación del mismo material, que sirve como superficie protectora de la aleación, siendo esta aleación el material constitutivo de las vainas de los elementos combustibles del reactor nuclear RP-10. Los parámetros más influyentes en el crecimiento de la película son: el pH del agua refrigerante y la temperatura superficial de la vaina del elemento combustible. Para el estudio se utilizó un modelo matemático que relaciona la evolución del espesor de la capa de óxido de aluminio a través del tiempo, en función de la misma película de óxido, mediante una ley de potencia. Se concluye que el tiempo de irradiación, el flujo de calor en la superficie del material de aluminio, la velocidad del refrigerante, la conductividad térmica del óxido, el espesor inicial de la capa de óxido y la solubilidad del óxido protector son parámetros que influyen en la velocidad y formación de esta película.

This paper describes the mechanism of growth of a film of aluminum oxide on an alloy of the same material, which serves as a protective surface being the constituent material of the RP-10 nuclear reactor fuel elements clads. The most influential parameters on the growth of this film are: the pH of the cooling water and the clad surface temperature of the fuel element. For this study, a mathematical model relating the evolution of the aluminum oxide layer thickness over the time, according to the same oxide film using a power law is used. It is concluded that the time of irradiation, the heat flux at the surface of the aluminum material, the speed of the coolant, the thermal conductivity of the oxide, the initial thickness of the oxide layer and the solubility of the protective oxide are parameters affecting in the rate and film formation.