{"id":111904,"date":"2021-07-26T23:06:30","date_gmt":"2021-07-26T22:06:30","guid":{"rendered":"https:\/\/material-properties.org\/que-es-el-combustible-de-siliciuro-de-uranio-definicion\/"},"modified":"2021-09-14T12:01:10","modified_gmt":"2021-09-14T11:01:10","slug":"que-es-el-combustible-de-siliciuro-de-uranio-definicion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/material-properties.org\/es\/que-es-el-combustible-de-siliciuro-de-uranio-definicion\/","title":{"rendered":"\u00bfQu\u00e9 es el combustible de siliciuro de uranio? Definici\u00f3n"},"content":{"rendered":"<div class=\"su-quote su-quote-style-default\"><div class=\"su-quote-inner su-u-clearfix su-u-trim\"> El siliciuro de uranio es un compuesto inorg\u00e1nico de uranio. Es uno de los posibles dise\u00f1os de pellets de combustible tolerantes a accidentes propuestos. Las ventajas son un mayor porcentaje de uranio y una mayor conductividad t\u00e9rmica. <\/div><\/div>\n<div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\" style=\"margin:15px 0;border-width:2px;border-color:#999999\"><\/div>\n<div  class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights \"><div  class=\"inside-grid-column\">\n<p>La mayor\u00eda de los\u00a0\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/pwr-pressurized-water-reactor\/\">PWR<\/a>\u00a0\u00a0utilizan el\u00a0\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power-plant\/nuclear-fuel\/uranium\/\"><strong>combustible de uranio<\/strong><\/a>\u00a0, que se encuentra en forma de\u00a0<strong>di\u00f3xido<\/strong>\u00a0de\u00a0\u00a0<strong>uranio<\/strong>\u00a0.\u00a0El di\u00f3xido de uranio es un s\u00f3lido semiconductor negro con\u00a0\u00a0<strong>una conductividad t\u00e9rmica muy baja<\/strong>\u00a0.\u00a0Por otro lado, el di\u00f3xido de uranio tiene\u00a0\u00a0<strong>un punto de fusi\u00f3n muy alto<\/strong>\u00a0\u00a0y un\u00a0\u00a0<strong>comportamiento bien conocido<\/strong> .\u00a0El UO<sub>2<\/sub>\u00a0\u00a0se prensa en\u00a0\u00a0<strong>gr\u00e1nulos<\/strong>\u00a0, estos gr\u00e1nulos se sinterizan luego en el cilindro s\u00f3lido (con una altura y un di\u00e1metro de aproximadamente 1 cent\u00edmetro, siendo la altura mayor que el di\u00e1metro).\u00a0Las dimensiones de los pellets de combustible y otros componentes del conjunto de combustible se controlan con precisi\u00f3n para garantizar la coherencia en las caracter\u00edsticas del combustible.\u00a0Estos\u00a0\u00a0<strong>perdigones<\/strong>\u00a0luego se cargan y encapsulan dentro de una barra de combustible (un tubo de revestimiento met\u00e1lico), que est\u00e1 hecha de aleaciones de circonio debido a su\u00a0<a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/neutron-cross-section\/\">secci\u00f3n transversal de<\/a>\u00a0muy baja absorci\u00f3n\u00a0\u00a0\u00a0(a diferencia del acero inoxidable).\u00a0La superficie del tubo, que cubre los pellets, se llama\u00a0\u00a0<strong>revestimiento de combustible<\/strong>\u00a0.\u00a0Las barras de combustible son el elemento base de un conjunto de combustible.\u00a0Las barras de combustible tienen como finalidad contener los productos de fisi\u00f3n, asegurar el soporte mec\u00e1nico de los pellets y permitir la evacuaci\u00f3n del calor al fluido refrigerante del calor generado por las reacciones nucleares.\u00a0La barra de combustible t\u00edpica tiene una longitud de unos 4 m, con un di\u00e1metro de alrededor de 1 cm.\u00a0Un n\u00facleo nuclear de 1100 MWe (3300 MWth) puede contener 157 conjuntos combustibles compuestos por m\u00e1s de\u00a0\u00a0<strong>45000 barras de combustible<\/strong>\u00a0\u00a0y unos\u00a0\u00a0<strong>15 millones de pastillas de combustible<\/strong>\u00a0.<\/p>\n<h2>Pellets de combustible avanzados<\/h2>\n<p><strong>\u00a0<\/strong>Seg\u00fan el informe de la NEA, los dise\u00f1os de combustible cubiertos por el Grupo de trabajo sobre dise\u00f1os avanzados de combustible constan de tres conceptos diferentes:<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Combustible de UO2 mejorado<\/strong>\u00a0.\u00a0Con respecto al combustible UO2 mejorado, este dise\u00f1o en particular se dividi\u00f3 en dos subconceptos, como el UO2 dopado con \u00f3xido y el UO2 de alta conductividad t\u00e9rmica (dise\u00f1ado mediante la adici\u00f3n de dopante met\u00e1lico o cer\u00e1mico).<\/li>\n<li><strong>Combustible de alta densidad<\/strong>\u00a0.<\/li>\n<li><strong>Combustible encapsulado<\/strong>\u00a0(pellets de compuesto TRISO-SiC).<\/li>\n<\/ul>\n<p>Referencia especial: Agencia de Energ\u00eda Nuclear, Informe de vanguardia sobre combustible tolerante a accidentes en reactores de agua ligera.\u00a0NEA No 7317, OCDE, 2018.<\/p>\n<h2>Combustible de alta densidad<\/h2>\n<p>La mayor\u00eda de los materiales met\u00e1licos sugeridos para su uso como revestimiento para reducir la oxidaci\u00f3n del vapor presentan penalizaciones de reactividad bastante grandes en comparaci\u00f3n con los revestimientos tradicionales basados \u200b\u200ben Zr.\u00a0Estas penalizaciones pueden compensarse mediante un aumento del\u00a0enriquecimiento de\u00a0<sup>235<\/sup>U y \/ o una disminuci\u00f3n de la duraci\u00f3n del ciclo.\u00a0Para compensar esto sin las concesiones anteriores, se debe aumentar la densidad fisionable en el pellet.\u00a0La densidad fisionable se puede incrementar de varias formas.\u00a0Una forma posible es aumentar la densidad del material y otra es aumentar la proporci\u00f3n de metal a no metal en los combustibles compuestos met\u00e1licos.<\/p>\n<p>Hay varios dise\u00f1os propuestos de combustible de alta densidad, pero debe tenerse en cuenta que todos los combustibles de alta densidad est\u00e1n lejos de estar listos para ser utilizados como combustibles en reactores comerciales de agua ligera.\u00a0Los conceptos incluyen:<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Combustibles de nitruro<\/strong><\/li>\n<li><strong>Combustibles de siliciuro<\/strong><\/li>\n<li><strong>Combustibles de carburo<\/strong><\/li>\n<li><strong>Combustibles met\u00e1licos<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n<h2>Combustible de siliciuro de uranio<\/h2>\n<p>El siliciuro de uranio es un compuesto inorg\u00e1nico de uranio. Es uno de los posibles dise\u00f1os de pellets de combustible tolerantes a accidentes propuestos. Las ventajas son un mayor porcentaje de uranio y una mayor conductividad t\u00e9rmica. Con una densidad de siliciuro de uranio de 12,2 g\/cm<sup>3<\/sup>\u00a0(frente a), el siliciuro de uranio (U3Si2) ofrece un impulso a la econom\u00eda del combustible.\u00a0El di\u00f3xido de uranio tiene una densidad de\u00a0<strong>10,97 g\/cm<sup>3<\/sup><\/strong> .\u00a0Adem\u00e1s, hay un excedente de su composici\u00f3n estequiom\u00e9trica.\u00a0En definitiva, hay un 17% m\u00e1s de densidad de uranio que la del di\u00f3xido de uranio.\u00a0Un reemplazo directo de UO<sub>2<\/sub> con U<sub>3<\/sub>Si<sub>2<\/sub>deber\u00eda permitir que un reactor genere m\u00e1s energ\u00eda a partir de un conjunto de barras de combustible y tambi\u00e9n proporcionar m\u00e1s \u00abtiempo de respuesta\u00bb en el caso de accidentes graves. Su conductividad t\u00e9rmica (~ 8,5 W\/mK a 300 K) es significativamente mayor que la del di\u00f3xido de uranio a temperaturas de funcionamiento y aumenta en funci\u00f3n de la temperatura (la conductividad t\u00e9rmica del di\u00f3xido de uranio disminuye en funci\u00f3n de la temperatura). Esta conductividad t\u00e9rmica compensa su punto de fusi\u00f3n m\u00e1s bajo, de modo que se mejoran los m\u00e1rgenes de seguridad y funcionamiento del combustible.<\/p>\n<p>Westinghouse, el Laboratorio Nacional de Idaho (INL) y el Laboratorio Nacional de Los Alamos comenzaron a desarrollar y fabricar siliciuro de uranio y sus combustibles compuestos a trav\u00e9s del programa Combustible tolerante a accidentes del DOE. El rendimiento t\u00e9rmico mejorado del U<sub>3<\/sub>Si<sub>2en<\/sub> comparaci\u00f3n con el\u00a0combustible\u00a0UO<sub>2<\/sub>\u00a0permite la implementaci\u00f3n de un revestimiento m\u00e1s avanzado, como un compuesto SiC-SiC, que adem\u00e1s de los beneficios operativos y de seguridad esperados, tambi\u00e9n ofrece una econom\u00eda de neutrones superior y un mayor ahorro de costos en el ciclo del combustible en relaci\u00f3n con los revestimientos basados \u200b\u200ben Zr.<\/p>\n<h3>Combustible encapsulado: pellets de compuesto TRISO-SiC<\/h3>\n<figure id=\"attachment_30482\" aria-describedby=\"caption-attachment-30482\" style=\"width: 290px\" class=\"wp-caption alignright\"><img decoding=\"async\" loading=\"lazy\" class=\"size-medium wp-image-30482\" src=\"https:\/\/material-properties.org\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/TRISO_fuel_particle-300x300.jpg\" alt=\"TRISO\" width=\"300\" height=\"300\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-30482\" class=\"wp-caption-text\">TRISO, TRI-estructural ISO-tropic, es un tipo de part\u00edcula de microcombustible, que consiste en granos portadores de material fisible que est\u00e1n recubiertos con m\u00faltiples capas de carbono poroso o denso y carburo de silicio.\u00a0Fuente: energy.gov Licencia: Dominio p\u00fablico<\/figcaption><\/figure>\n<p><strong>TRISO<\/strong>\u00a0, TRI-estructural ISO-tropic, es un tipo de micropart\u00edcula de combustible, que consiste en granos que contienen material fisionable que est\u00e1n recubiertos con m\u00faltiples capas de carbono poroso o denso y carburo de silicio.\u00a0Hist\u00f3ricamente, las part\u00edculas TRISO se han utilizado en elementos combustibles que consisten en guijarros esf\u00e9ricos o bloques prism\u00e1ticos hexagonales con grafito utilizado como matriz y revestimiento para el elemento combustible.\u00a0Cada part\u00edcula act\u00faa como su propio sistema de contenci\u00f3n gracias a sus capas de triple revestimiento.\u00a0Esto les permite retener los productos de fisi\u00f3n en todas las condiciones del reactor.\u00a0<strong>Las part\u00edculas TRISO<\/strong>\u00a0pueden soportar temperaturas extremas que est\u00e1n mucho m\u00e1s all\u00e1 del umbral de los combustibles nucleares actuales.\u00a0<strong>Pellets de material compuesto TRISO-SiC<\/strong>constan de part\u00edculas de combustible TRISO incrustadas en una matriz de SiC.\u00a0El uso de SiC como matriz en lugar de grafito mejora la tolerancia a la radiaci\u00f3n de la matriz de combustible al mismo tiempo que mejora la retenci\u00f3n de FP.\u00a0El combustible compuesto TRISO-SiC generalmente se denomina combustible microencapsulado completamente cer\u00e1mico (FCM).<\/p>\n<p>Seg\u00fan el informe de la NEA, el combustible TRISO-SiC se concibe como un concepto prometedor a medio plazo para reemplazar los pellets de combustible UO2 actuales.\u00a0Tiene caracter\u00edsticas de seguridad potencialmente superiores en comparaci\u00f3n con otras formas de combustible como resultado de sus m\u00faltiples barreras a la dispersi\u00f3n de FP, alta estabilidad mec\u00e1nica y buena conductividad t\u00e9rmica.\u00a0Una baja densidad de carga de material fisionable es el problema principal de este concepto.\u00a0Para aumentar la carga fisionable, la combinaci\u00f3n de enriquecimiento de uranio hasta el l\u00edmite superior pr\u00e1ctico de LEU (~ 19,7% de 235-U), aumenta la fracci\u00f3n de volumen de grano a part\u00edcula y la fracci\u00f3n de empaque TRISO, y aumenta el di\u00e1metro del pasador de combustible fue propuesto.<\/p>\n<p>El carburo de silicio es un compuesto cristalino de silicio y carbono extremadamente duro y producido sint\u00e9ticamente.\u00a0Su f\u00f3rmula qu\u00edmica es SiC.\u00a0El carburo de silicio tiene una dureza Mohs de 9, que se aproxima a la del diamante.\u00a0Su alta conductividad t\u00e9rmica, junto con su resistencia a altas temperaturas, baja expansi\u00f3n t\u00e9rmica y resistencia a la reacci\u00f3n qu\u00edmica, hace que el carburo de silicio sea valioso en la fabricaci\u00f3n de aplicaciones de alta temperatura y otros refractarios.\u00a0En la industria nuclear, se ha investigado el material compuesto de carburo de silicio para su uso como sustituto del revestimiento de aleaci\u00f3n de circonio en reactores de agua ligera.\u00a0Las cer\u00e1micas a base de carburo de silicio (SiC) y sus compuestos tienen propiedades superiores a altas temperaturas (HT), excelente resistencia a la irradiaci\u00f3n, baja activaci\u00f3n inherente y otras propiedades f\u00edsicas \/ qu\u00edmicas superiores.<\/p>\n<\/div><\/div>\n<div  class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights \"><div  class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-accordion su-u-trim\"> <div class=\"su-spoiler su-spoiler-style-default su-spoiler-icon-plus\" data-scroll-offset=\"0\" data-anchor-in-url=\"no\"><div class=\"su-spoiler-title\" tabindex=\"0\" role=\"button\"><span class=\"su-spoiler-icon\"><\/span>References:<\/div><div class=\"su-spoiler-content su-u-clearfix su-u-trim\"> Ciencia de los materiales:\n<p>Departamento de Energ\u00eda de EE. UU., Ciencia de Materiales.\u00a0DOE Fundamentals Handbook, Volumen 1 y 2. Enero de 1993.<br \/>\nDepartamento de Energ\u00eda de EE\u00a0.\u00a0UU., Ciencia de Materiales.\u00a0Manual de Fundamentos del DOE, Volumen 2 y 2. Enero de 1993.<br \/>\nWilliam D. Callister, David G. Rethwisch.\u00a0Ciencia e Ingenier\u00eda de Materiales: Introducci\u00f3n 9\u00aa Edici\u00f3n, Wiley;\u00a09a edici\u00f3n (4 de diciembre de 2013), ISBN-13: 978-1118324578.<br \/>\nEberhart, Mark (2003).\u00a0Por qu\u00e9 se rompen las cosas: comprender el mundo a trav\u00e9s de la forma en que se desmorona.\u00a0Armon\u00eda.\u00a0ISBN 978-1-4000-4760-4.<br \/>\nGaskell, David R. (1995).\u00a0Introducci\u00f3n a la Termodin\u00e1mica de Materiales (4\u00aa ed.).\u00a0Taylor y Francis Publishing.\u00a0ISBN 978-1-56032-992-3.<br \/>\nGonz\u00e1lez-Vi\u00f1as, W. y Mancini, HL (2004).\u00a0Introducci\u00f3n a la ciencia de los materiales.\u00a0Prensa de la Universidad de Princeton.\u00a0ISBN 978-0-691-07097-1.<br \/>\nAshby, Michael;\u00a0Hugh Shercliff;\u00a0David Cebon (2007).\u00a0Materiales: ingenier\u00eda, ciencia, procesamiento y dise\u00f1o (1\u00aa ed.).\u00a0Butterworth-Heinemann.\u00a0ISBN 978-0-7506-8391-3.<br \/>\nJR Lamarsh, AJ Baratta, Introducci\u00f3n a la ingenier\u00eda nuclear, 3d ed., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.<br \/>\n<\/p><\/div><\/div> <\/div> <div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\" style=\"margin:15px 0;border-width:2px;border-color:#999999\"><\/div> <\/div><\/div> <div class=\"su-divider su-divider-style-default\" style=\"margin:15px 0;border-width:2px;border-color:#999999\"><\/div> <div  class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-33 lgc-tablet-grid-33 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights \"><div  class=\"inside-grid-column\"> <\/div><\/div> <div  class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-33 lgc-tablet-grid-33 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights \"><div  class=\"inside-grid-column\">\n<p>Ver arriba:<br \/>\nCombustible tolerante a accidentes <a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-power-plant\/nuclear-fuel\/accident-tolerant-fuel-atf\/\" class=\"su-button su-button-style-flat\" style=\"color:#FFFFFF;background-color:#2D89EF;border-color:#246ec0;border-radius:5px;-moz-border-radius:5px;-webkit-border-radius:5px\" target=\"_self\"><span style=\"color:#FFFFFF;padding:0px 16px;font-size:13px;line-height:26px;border-color:#6cadf4;border-radius:5px;-moz-border-radius:5px;-webkit-border-radius:5px;text-shadow:none;-moz-text-shadow:none;-webkit-text-shadow:none\">  <\/span><\/a> <\/p><\/div><\/div> <div  class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-33 lgc-tablet-grid-33 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights \"><div  class=\"inside-grid-column\"> <\/div><\/div>\n<div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\" style=\"margin:15px 0;border-width:2px;border-color:#999999\"><\/div>\n<p>Esperamos que este art\u00edculo,\u00a0<strong>Combustible de siliciuro de uranio<\/strong>\u00a0, lo ayude.\u00a0Si es as\u00ed,\u00a0<strong>danos un me gusta<\/strong>\u00a0en la barra lateral.\u00a0El objetivo principal de este sitio web es ayudar al p\u00fablico a conocer informaci\u00f3n importante e interesante sobre los materiales y sus propiedades.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Esperamos que este art\u00edculo,\u00a0Combustible de siliciuro de uranio\u00a0, lo ayude.\u00a0Si es as\u00ed,\u00a0danos un me gusta\u00a0en la barra lateral.\u00a0El objetivo principal de este sitio web es ayudar al p\u00fablico a conocer informaci\u00f3n importante e interesante sobre los materiales y sus propiedades.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[53],"tags":[],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v21.2 - https:\/\/yoast.com\/wordpress\/plugins\/seo\/ -->\n<title>\u00bfQu\u00e9 es el combustible de siliciuro de uranio? 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