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Tesis para optar al título de Magister en Ciencia y Tecnología de Materiales. Director/es: Duffó, Gustavo S.; Arva, Esteban Alejandro

La Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) de la República Argentina tiene a su cargo el diseño y construcción del repositorio de residuos radiactivos de media actividad. Para el mismo, fue seleccionado el modelo de superficie, cuyo diseño consiste en emplear barreras múltiples, redundantes e independientes. La facilidad deberá alcanzar una vida útil de 300 años para evitar daños radiológicos al hombre y a su ambiente. El principal componente estructural de la facilidad es el hormigón armado; y este trabajo tiene como objetivo determinar parámetros que permitan evaluar su durabilidad identificando a la corrosión como la principal causa de su deterioro. Para ello, se realizaron medidas en ensayos de laboratorio como también en un prototipo de una parte del repositorio. Los hormigones ensayados fueron propuestos por el Centro de Construcciones (CECON) del Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI) y corresponden a los hormigones formulados con los siguientes cementos: Cemento Pórtland Normal (CPN), Cemento con Escoria de Alto Horno (CAH) y Cemento con Humo de Sílice (CAH+SF). Por su parte, las armaduras metálicas corresponden a mallas electrosoldadas del tipo ima (marca registrada), fabricadas por Acindar. En los ensayos de laboratorio, a través de la medición de ciertos parámetros electroquímicos (potencial y velocidad de corrosión) se determinó que la mayor susceptibilidad a la corrosión de las armaduras embebidas en el hormigón, se produce en medios acuosos contaminados con cloruro. Este resultado se acentúa aún más en el caso de las barras con soldadura, efecto que fue confirmado a través del estudio del comportamiento electroquímico de barras lisas y soldadas. Por metalografía, se reveló una apreciable diferencia en la microestructura y microdureza del material base de la barra lisa respecto a la zona del cordón de soldadura, contribuyéndose a este hecho la causa del peor comportamiento de la soldadura frente a la corrosión. Los principales parámetros de transporte determinados, coeficiente de difusión de cloruro y velocidad de carbonatación, muestran que el cemento adicionado con humo de sílice tiene el mejor comportamiento, con un coeficiente de difusión de cloruro del orden de 10-8 cm2.seg-1 y una velocidad de carbonatación menor a 0,58 mm.año-1/2 lo que lo hace apto para el fin previsto. Por su parte, con uno de los hormigones propuestos (hormigón formulado con CAH), se construyó un prototipo instrumentado con sensores para medir el potencial de corrosión, velocidad de corrosión, flujo de oxígeno y temperatura, entre otros parámetros, en condiciones reales de servicio. Se observó que el potencial de corrosión está acorde con los datos de las medidas de laboratorio, mientras que las velocidades de corrosión son mayores a las obtenidas en las barras de las probetas de laboratorio, fenómeno que puede ser debido al continuo proceso de mojado-secado que sufre el prototipo, y que amerita un análisis posterior.

The Argentine Atomic Energy Commission (CNEA) is responsible for developing the nuclear waste disposal management programme. This programme contemplates the design and construction of a facility for the final disposal of intermediate-level radioactive wastes. The proposed model is a near-surface monolithic repository similar to those in operation in El Cabril, Spain. The design of this type of repository is based on the use of multiple, independent and redundant barriers and the model foresees a period of 300 years of institutional post-closure control. Since the vault and cover are major components of the engineered barriers, the durability of these concrete structures is an important aspect for the facility integrity. This work presents laboratory investigations performed on the corrosion susceptibility of steel rebars embedded in three different types of high performance reinforced concretes, recently developed by the National Institute of Industrial Technology (Argentine). Concretes were made with Normal Portland Cement (CPN), cement with Blast Furnace Slag (CAH) and Sílica Fume cement (CAH + SF). The aim of this work is to predict the service life of the intermediate level radioactive waste disposal vaults from data obtained from electrochemical techniques. Besides, the diffusion coefficients of aggressive species, such as chloride and carbon dioxide, were also determined. On the other hand, data obtained with corrosion sensors embedded in a vault prototype is also included. These sensors allow on-line measurements of several parameters related to the corrosion process such as rebar corrosion potential and corrosion current density; incoming oxygen flow that reaches the metal surface; concrete electrical resistivity; chloride concentration and internal concrete temperature. All the information obtained from both, laboratory tests and sensors will be used for the final design of the container in order to achieve a service life equal or higher than the foreseen durability for this type of facilities.

Lugar de trabajo: Centro atómico Constituyentes