Bariloche Atomic Centre
Repositorio Institucional del Centro Atomico Bariloche y el Instituto BalseiroNot a member yet
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Optimización del diseño de una máquina de creep-fatiga
Get PDFEl objetivo del presente trabajo es la modificación y optimización de una maquina para el estudio de la interacción creep-fatiga. Se busca obtener un prototipo capaz de realizar ensayos de carga variable en un rango de [0 - 5] kN hasta temperaturas de 550 °C de manera segura y autónoma. El diseño final debe ser fabricable a nivel local y replicable en una batería de máquinas.
Se aplicaron modificaciones en la interfaz de usuario, permitiendo el seguimiento de la carga del sistema a referencias variables por intervalos de tiempo mayores a 10⁵ segundos.
Se diseño y fabrico un horno de dos zonas utilizando técnicas de impresión 3D para la generación de moldes complejos. Se controlo la temperatura del ensayo dentro de ±1 °C.
Se diseño un sistema de varillas extensométricas que permitió trasladar la deformación de la muestra fuera del horno.
Como verificación del diseño propuesto, se realizo un ensayo de creep sobre una probeta de aleación AlZnMg reforzada con fibras. Se compararon los resultados obtenidos con caracterizaciones previas realizadas sobre el mismo material
Técnicas de diagnostico por computadora aplicadas al monitoreo de la condición en procesos productivos
Get PDFSe presenta, en esta tesis de maestría, una herramienta informática original que procesa los datos y ordena la información relevante proveniente de una maquina o proceso productivo, permitiendo detectar apartamientos de la condición normal o detección de anomalías. Una vez recibidos los datos colectados desde transductores, el sistema procesa los mismos en el dominio del tiempo y de la frecuencia y computa sus indicadores estadísticos mas importantes. El origen de las señales es validado, ya que debe tener un comportamiento adecuado. El sistema, una vez validadas las señales, extrae información clave para el análisis, la cuales llamamos features o características. Las features forman un espacio dimensional multivariable en el cual el comportamiento dinámico de una maquina yace sobre una región determinada. Las features tienen diferente peso al momento de clasificar el comportamiento. Por esta razón y por la complejidad que significa clasificar datos en espacios de alta dimensión las características son condensadas proyectando la información sobre los componentes principales de los datos analizados. De esta forma podemos reducir la dimensionalidad del problema y encontrar patrones que al considerar datos no relevantes podrían estar ocultos. Los patrones o clusters, deben ser identificados, para los que se utilizo un algoritmo de aprendizaje no supervisado derivado del aprendizaje competitivo y los mapas auto organizados llamado G-Stream, que utiliza redes neuronales artificiales que adaptan sus pesos sinápticos para encontrar los clusters. Este método permite encontrar clusters y clasificar nuevos datos, identificando a que grupo pertenecen y su topología. Finalmente, cuando los grupos de comportamiento están clasificados se emplean algoritmos para determinar y seleccionar las características originales mas relevantes para la clasificación, en forma de una regla que puede ser interpretada por un humano. El desempeño del sistema prototipo desarrollado es probado mediante tres casos de estudio utilizando señales reales provenientes de: Un sistema de monitoreo y diagnostico de la bomba del circuito primario de refrigeración del reactor de investigación RA6; Un banco de ensayos de rodamientos de la división vibraciones del Centro Atómico Bariloche; Un set de datos internacional de un banco de ensayos de rodamientos de la IMS (Intelligent Maintenance Systems)
Desarrollo de una correlación para la estimación de la pérdida de carga en tubos helicoidales
Get PDFDebido a la mejor transferencia de calor y a su diseño compacto, los tubos helicoidales son ampliamente utilizados para el diseño de intercambiadores de calor en distintas aplicaciones industriales. En el caso de la industria nuclear, estas características los hace atractivos para el diseño de generadores de vapor en reactores integrados, donde todos los componentes del sistema primario se encuentran ubicados dentro del recipiente a presión, como en el caso del reactor CAREM-25.
Durante los procesos de diseño y operación de los generadores de vapor, es importante la predicción de la caída de presión del flujo en simple y en dos fases. Sin embargo, la presencia de nuevas variables geométricas en tubos helicoidales dadas por el diámetro medio de la hélice D y el paso p, introduce una complejidad en los fenómenos termohidráulicos mucho mayor que la presente en tubos rectos. En particular, se ha observado que la curvatura de la hélice induce un flujo secundario que mejora el mezclado del fluido. El flujo secundario se ha encontrado tanto en flujo en simple fase como en flujos bifásicos, y es el motivo por el cual los intercambiadores de calor basados en tubos helicoidales poseen mejores características de transferencia de calor. Sin embargo, el flujo secundario produce también un incremento en las pérdidas de carga con respecto a los tubos rectos.
Como resultado de una gran cantidad de investigaciones numéricas y experimentales, en la literatura se encuentran presentes un cierto número de correlaciones para la estimación de las pérdidas de carga en flujo monofásico y bifásico para diversas condiciones. Sin embargo, se ha observado una gran variabilidad en las predicciones al usar dichas correlaciones, lo que acarrea incertezas que condicionan los resultados.
Surge así la necesidad de una mayor comprensión de cómo afectan los diferentes parámetros de diseño al flujo monofásico y bifásico en tubos helicoidales. Esto es importante para el correcto diseño y la operación segura de los componentes del generador de vapor del reactor CAREM-25.
En esta tesis se llevó a cabo un análisis experimental de las pérdidas de carga en tubos helicoidales, tanto en flujo en simple fase como en dos fases (ebullición), buscando desarrollar correlaciones empíricas que permitan una estimación precisa de las pérdidas de carga.
Se inició el análisis con la construcción de una amplia base de datos experimentales de pérdidas de carga en tubos helicoidales para flujo en simple fase y dos fases, la cual es necesaria para la verificación y propuesta de correlaciones empíricas. Las bases de datos fueron construidas a partir de la digitalización de datos publicados en artículos en la literatura
abierta, así como mediciones propias obtenidas en un circuito experimental (para flujo en simple fase) construido y ensayado durante el presente trabajo.
El ensayo fue realizado con un tubo helicoidal cuya geometría se corresponde con la de los tubos de la camisa interna del generador de vapor de CAREM-25. A partir del mismo se determinó el factor de fricción para un rango de números de Reynolds entre 17000 y 70000. Se compararon los valores obtenidos con la correlación de Ito para flujo turbulento, encontrando una buena concordancia.
Posteriormente se llevó a cabo un análisis dimensional del factor de fricción del flujo en simple fase en tubos helicoidales, reduciendo a dos la cantidad de variables independientes del problema (número de Reynolds y curvatura). Luego se estudió el régimen de transición de laminar a turbulento, analizando algunas correlaciones para la determinación del número de Reynolds crítico y se realizó una división de la base de datos, para el análisis de los datos en régimen laminar y turbulento por separado. A partir de la base de datos construida, se observó la dependencia del factor de fricción con las distintas variables, se compararon los datos con las correlaciones existentes en la literatura y finalmente se propusieron correlaciones que ajusten los datos experimentales. Se encontró que las correlaciones de Ito para régimen laminar y turbulento ajustan los datos experimentales con la menor diferencia media.
Luego se realizó un análisis similar con la base de datos del flujo bifásico en tubos helicoidales. Mediante un análisis dimensional, se redujo a cuatro la mínima cantidad de variables independientes en el problema. Después se analizó la dependencia de las pérdidas de carga con las variables y finalmente se propuso una correlación basada en el modelo de flujo homogéneo. Además, se estudió la correspondencia entre los datos experimentales y algunas correlaciones, entre las que se incluye la correlación propuesta.
Por último, se realizó un análisis de la distribución de los caudales y títulos a la salida en los tubos del generador de vapor de CAREM-25. Para esto se construyó un modelo numérico que calcula la caída de presión y la transferencia de calor con el primario en dos tubos con geometrías correspondientes a la camisa interna y externa del generador de vapor. Además se realizó un análisis de sensibilidad de los resultados con respecto a variaciones en el coeficiente de pérdida de carga del restrictor
Optomecánica de un condesado de BOSE-EINSTEIN de polaritones en microcavidades ópticas
Get PDFLas microcavidades ópticas con pozos cuánticos presentan acoplamiento fuerte excitón-fotón cuando el modo de cavidad esta
sintonizado (o parcialmente sintonizado) con los niveles de energías excitónicas, dando lugar a nuevas cuasi-partículas llamadas polaritones. Estas al ser compuesto de partículas bosónicas (cuasi-bosónicas en el caso de los excitones), bajo ciertas condiciones del sistema, presentan una transición de fase llevando al estado polaritónico a la condensación de Bose-Einstein. Ademas, las microcavidades diseñadas con aleaciones GaAs, AlGaAs (para distintas concentraciones de Ga y Al) y AlAs, confinan a su vez vibraciones acústica en el rango de decenas y centenas de GHz. De modo que, llevando este sistema a la fase condensada, se pueden estudiar fenómenos optomecánicos en los que las vibraciones modulan, y son afectadas por el condensado de polaritones. En esta tesis se busca evidenciar la posibilidad de observación de estos fenómenos optomecánicos con retroacción dinámica, es decir, la modulación vibracional del condensado y su efecto en las vibraciones de cavidad. A continuación se presenta una breve discusión de los resultados obtenidos en este trabajo, que abren camino al estudio de sistemas híbridos excitados opticamente, en el régimen de acoplamiento acusto-optoelectrónico fuerte.
Se analizaron las propiedades optoelectrónicas y optomecánicas de tres microcavidades con características diferentes, y objetivos de estudios distintas. La primera de ellas es una microcavidad plana compuesta por dos reflectores de Bragg (DBR, por sus siglas en ingles) de Al_10Ga_90As/Al_95Ga_05As con espesores λ/4, y una cavidad λ/2 de GaAs con dos pozos cuánticos (QW) de In05Ga95As ubicados en λ/8 y 3λ/8 dentro de la misma. Esta presenta la característica de tener gradiente de espesor, variando así la posición energética del modo de cavidad, pudiendo ser sintonizado con los niveles energéticos excitónicos. Ademas, el diseño de las posiciones espaciales de los QWs busca aumentar el acoplamiento optomecánico con las vibraciones de cavidad.
Sobre ésta se analizo la fotoluminiscencia a temperaturas de 8 K, y la dispersión Raman a 78 K, siendo excitadas con un láser continuo. Para las mediciones de fotoluminiscencia se colectó la luz dispersada normal al plano de la muestra, y se utilizo excitación láser no resonante en 760 nm. Los resultados muestran que el sistema presenta tres niveles acoplados fuertemente (originados en el acople entre el modo óptico y los excitones de los dos QWs con espesor levemente diferentes), lo que da lugar al estudio de un sistema polaritónico para diferentes grados de acoplamientos (debido a la posibilidad de manipulación del cambio energético del modo de cavidad). Se midió el acoplamiento entre el modo de cavidad y los excitones, siendo de Ω = (5.51 ± 0.06) meV. Analizando el ancho energético del estado polaritónico de menor energía (LP), se logró estimar el ancho homogéneo del estado fotónico y excitónico, siendo ∆EC = (0.10 ± 0.02) meV y ∆EX = (0.71 ± 0.04) meV respectivamente, y se estimo el factor Q de la cavidad, siendo de Q ∼ 12000. Además, se midió el proceso Stokes y anti-Stokes en doble resonancia óptica (DOR) evidenciando la presencia de fonones acústicos de cavidad ∼ 59 GHz. Para esto, se uso una técnica experimental de ultra-alta resolución, basada en un arreglo tandem muestra/Fabry-Perot/espectrometro. La DOR se realizo con el estado polaritónico de cavidad LP en su carácter puramente fotónico.
La segunda muestra es una microcavidad microestructurada compuesta por DBRs de Al_15Ga_65As/Al_45−80Ga_55−20As, y una cavidad de 3λ/2 de Al_30Ga_70As con 6 QWs de GaAs. La muestra presenta acoplamiento fuerte entre el modo de cavidad, a detuning levemente negativo (definido por la diferencia del modo de cavidad y el primer nivel excitónico desacoplados), con dos excitones originados en huecos pesados y livianos, respectivamente, para temperaturas de < 10 K. De modo que el sistema presenta tres niveles polaritónicos. Ademas del confinamiento en una dimensión, presenta trampas de potenciales laterales del orden de 1-4 µm de tamaño espacial, lo que genera el confinamiento tridimensional de polaritones. Se estudio la fotoluminiscencia con experimentos de micro-fotoluminiscencia, bajo excitación no resonante en 760 nm, en trampas cuadradas de 3.2, 1.6 y 1.3 µm, en función de la potencia de excitación. Se evidencio la discretización de estados resuelto espacialmente para las distintas trampas, y se evidencio la transición de fase a la condensación de Bose-Einstein (BEC) para el estado de menor energía (LP). Se estudió el angostamiento del pico fundamental al ser condensado, y la intensificación no lineal en escala logarítmica, que demuestran la transición de fase al BEC. Bajo la técnica experimental de ultra-alta resolución, se midió el ancho verdadero del pico de luminiscencia correspondiente al estado condensado, encontrando así que los tiempos de coherencia máximas que alcanza el sistema en una trampa de 1.6 µm es de τcoh ≃ 520 ps. Además, se evidenciaron otras propiedades de estos sistemas, como ser el corrimiento a altas energías correspondiente al aumento de excitación láser, y la saturación del mismo debido al carácter fermiónico de las partículas excitónicas. También se encontró que la potencia umbral necesaria para llevar el sistema a su fase condensada, es menor mientras mas chicas sean las dimensiones de las trampas espacia- les, es decir, cuanto mayor sea el confinamiento espacial. También se estudio la trampa de 1.6 µm bajo excitacion pulsada no resonante. Los resultados muestran propiedades similares a bajas potencias, donde se observa la discretización del estado y el corrimiento a altas energías, análogo a lo encontrado con excitación continua. Sin embargo, a altas potencias, el sistema presenta un desdoblamiento del estado, permaneciendo uno de los picos a energía constante, y el otro presentando un corrimiento lineal con la potencia hacia altas energías. Si bien no se encontró una explicación concluyente a estos resultados, en la literatura se encuentra un articulo por el grupo de Yamamoto et. al., en donde se observan resultados similares, y presentan un modelado teórico en donde consideran el acoplamiento coherente fotón-electrón-hueco.[2]
La última muestra es una microcavidad también microestructurada de los mismos componentes que la anterior, con la diferencia que los QW están diseñados en posiciones espaciales en donde se optimiza el acoplamiento optomecánico de vibraciones acústicas de 20 GHz. Sobre ésta se realizaron estudios acústicos de picosegundos con el motivo de estudiar la generación coherente óptica de estas vibraciones. Para esto se empleó una técnica experimental de reflectrometrıa diferencial ultrarrápida, en temperaturas de 80 y 5 K. En este caso, la excitación fue resonante y pulsada con láser de ancho espectral 1 ps, y frecuencia de repetición 80 MHz. Se estudiaron las vibraciones de cavidad de 20 GHz bajo la excitación pulsada a diferentes grados de sintonización del pulso láser con los niveles polaritonicos de cavidad. Los resultados muestran que las intensidades medidas de las vibraciones dependen del grado de sintonización, siendo óptimas en la cercanía de la sintonización máxima con algún modo polaritónico. También se muestra que los tiempos de vida de las vibraciones superan los 10 ns, mientras que la dinámica de relajación de los estados polaritónicos es de 1-3 ns.
Por ultimo, al final del tercer capitulo, se presentan un estudio reciente sobre la segunda muestra acá presentada, en donde en el experimento de micro-fotoluminiscencia y el estado en su fase de mayor coherencia, presenta bandas laterales para valores energéticos de multiplos de 20 GHz respecto al pico del condensado. Lo que puede ser la primera evidencia de un sistema híbrido excitado opticamente, en el cual se presenta el acoplamiento acusto-optoelectrónico fuerte. Esto abre caminos a trabajos futuros en el entendimiento y estudio de BEC modulados con vibraciones de decenas de GHz generado opticamente, pudiendo presentar no-linealidades en la respuesta vibracional del sistema, como ser el enfriamiento mecánico por excitación láser (cooling ) o la auto-estimulación de vibraciones (self-oscillation)
Radiografía neutrónica avanzada de componentes nucleares base circonio
Get PDFLas aleaciones base circonio (Zr) utilizadas en los componentes de los reactores nucleares se encuentran en contacto con el refrigerante, por lo que incorporan hidrógeno (H) o deuterio (D) como resultado de un moderado proceso de corrosión, produciendo la
fragilización del material debido a la precipitación de hidruros. En presencia de campos de tensiones, aparece el proceso conocido como fractura asistida por hidruros (Delayed Hydride Cracking-DHC), que involucra la migración de H a zonas de altas tensiones, y
el crecimiento de fisuras por precipitación y ruptura de hidruros. Por esto, el contenido de H en estas aleaciones está directamente relacionado con su vida útil. El desarrollo de técnicas no destructivas para el estudio de la difusión de H en aleaciones base Zr
posibilitará la visualización de la redistribución de H, ayudando a una interpretación más clara del proceso de DHC, muy difícil de alcanzar por métodos destructivos de caracterización. La radiografía de neutrones es equivalente a la radiografía con rayos X, pero con un contraste diferente y muchas veces complementario, ya que presenta una atenuación importante para muchos elementos livianos (H, B, Li). Así, el coeficiente de atenuación de neutrones del hidruro de circonio es ~25 veces mayor que el del Zr metálico, lo cual posibilita cuántica pequeños contenidos de H en forma no destructiva. En la presente tesis hemos utilizado la radiografía de neutrones para cuantificar la distribución espacial de bajos contenidos de H en muestras de aleaciones de Zr. Losexperimentos para explorar la factibilidad de la técnica fueron realizados sobre un conjunto de muestras de Zircaloy-2 y Zr-2.5Nb con contenidos conocidos de H en cuatro instrumentos de neutrones de características diferentes. Todos estos instrumentos pudieron resolver satisfactoriamente muy bajos contenidos de hidrogeno (0-300 wt ppm) en las aleaciones estudiadas, aunque con una resolución espacial y tiempo de medición dependientes de la colimacion, el flujo y el sistema de detección disponibles en cada caso. Además, se demostró que usando el protocolo de medición y la metodología de análisis de imágenes propuestos, es posible cuantificar el contenido de H con una resolución de ~5 wt ppm, una precisión de ~10 wt ppm y una resolución espacial de ~25μmx5mmx10mm para una línea de imágenes de neutrones fríos, de características similares a la que se instalará en el Laboratorio de Haces de Neutrones del reactor RA-10. Los estudios de difusión de H en aleaciones base Zr presentan gran variabilidad en los coeficientes de difusión reportados, debido en parte a diferencias entre las técnicas experimentales utilizadas, y en parte por diferencias intrínsecas en los posibles caminos para la difusión de H que aparecen en distintas microestructuras. En particular, existe evidencia que la solubilidad total de H y el coeficiente de difusión de H en las distintas fases cristalinas son muy diferentes, por lo que la difusión en una aleación de H compuesta de varias fases dependerá del volumen y la morfología de las fases presentes. Partiendo de la técnica de determinación de H desarrollada, hemos optimizado un método pre-existente para la determinación del coeficiente de difusión de H, que permite realizar estudios en forma no-destructiva en muestras de pequeñas dimensiones (10x10x4mm3) en el rango de temperaturas en las que trabajan estas aleaciones en reactores nucleares de potencia. Con este método se estudió la difusión de H a lo largo de distintas direcciones de chapas laminadas de Zircaloy-2 y Zr-2.5Nb para temperaturas entre 250°C y 350°C; la primera compuesta casi exclusivamente por β-Zr y la segunda conteniendo ~10% de fase βZr. Se encontró que la difusión de H en
Zircaloy-2 laminado en frío, compuesto principalmente de granos α-Zr redondeados, es casi isotrópica y no varía significativamente cuando el material es relevado de tensiones y/o recristalizado. Los valores obtenidos ((D=6.80 ± 0.80)x10-¹¹1 m²/s a 300°C) coinciden
con medidos por otras técnicas, reportados en la literatura. Como contrapartida,en chapas de Zr-2.5Nb compuestas de granos α-Zr alargados separados por delgadas láminas de fase β-Zr, la difusión es claramente anisotropía y presenta valores considerablemente
mayores a los del Zircaloy-2 (D = (2.16± 0.43) x10-¹° m2/s en la dirección normal y D = (5.67± 1.9) x10-¹° m²/s en la dirección de laminado a 300ºC). Más aun, tras un tratamiento térmico a 860ºC durante 3h, la anisotropía observada en la difusión de H se invierte (D= (3.9± 0.4)x10-¹° m²/s en la dirección normal y D= (1.44 ±0.14) x10-¹° m²/s en la dirección de laminado a T=300°C). Esto puede ser explicado por cambios en la conectividad de la fase β-Zr producto de la doble transformación de fase que ocurre durante el tratamiento. Estos resultados demuestran la potencialidad de la técnica desarrollada y prevén su extensión al estudio de la difusión de H en otros materiales. Por ultimo, con el objeto de mejorar la exactitud de la técnica de determinación de H y prescindir del uso de patrones de calibración, se estudió el coeficiente de atenuación de las aleaciones Zircaloy-2 y Zr-2.5Nb con distintas cantidades de H en función de la longitud de onda y se lo comparó con cálculos teóricos. Se encontró que utilizando neutrones con longitudes de onda mayores a 5.7 ºA permitirán determinar contenidos de H en el rango de 1-300 wt ppm H sin la necesidad de muestras de calibración y
alcanzar una exactitud mejor que 5 wt ppm H
Diseño conceptual de un brazo robótico para un vehículo autónomo sumergible.
Get PDFEl campo de la robótica subacuática está actualmente en constante crecimiento desde los últimos años debido a sus potenciales aplicaciones que van desde la industria offshore de petróleo hasta aplicaciones militares y nucleares. En este sentido se han desarrollado diversos dispositivos para inspección visual tanto de ambientes abiertos, como mares, lagos, etc., como de entornos cerrados, por ejemplo pozos, piletas,etc. Ademas de la inspección visual resulta imperioso agregar a los robots la funcionalidad de manipular objetos durante la inmersión.
En este trabajo se realiza el diseño conceptual de un brazo robótico para montarse en un vehículo subacuático específico. Además, se adapta el diseño anterior para fabricar un prototipo junto con su banco de pruebas y realizar validaciones de la cinemática
del mismo. Se pudo observar que, si bien el prototipo no puede validar los efectos que se generan durante la inmersión debido a que los actuadores no son los de diseño, la cinemática del prototipo cumple con lo esperado. Por ultimo, se proponen ideas para la continuación a futuro de este trabajo, orientadas a cumplir los requerimientos que no se pudieron validar con el prototipo actual
Efectos de irradiación con iones en aleaciones de aluminio
Get PDFEn este trabajo de investigación se estudió el efecto de la irradiación de iones He"+ de 20 keV para diferentes tasas y dosis acumulada de daño (DPA), en muestras de Aluminio de alta pureza.
Para caracterizar el daño producido en los materiales irradiados se emplearon las Microscopías: de Fuerza Atómica (AFM) y Electrónica de Barrido (SEM) y de Transmisión convencional (TEM) y de Alta Resolución (HRTEM).
Para el caso de Al de alta pureza el principal efecto que se observó fue la formación de ampollas en superficie, las cuales son producidas por la implantación y acumulación de Helio sub-superficial. Al aumentar la dosis se observó la ruptura de las ampollas y
la formación de nuevas generaciones de éstas.
Por otro lado, se observó en su interior la formación de burbujas de Helio con diámetros entre 1 y 3 nm. Para altas dosis de daño las burbujas presentaron bordes facetados, formando octaedros truncados.
Tanto las ampollas como las burbujas presentaron una distribución uniforme en el material. A modo de mejorar la resistencia del material a la irradiación se procedió a preparar y estudiar una aleación Al-Cu-Si-Ge con una alta densidad de precipitados metaestables de dimensiones nanométricas.
Se realizaron experimentos de irradiación bajo las mismas condiciones que para el Aluminio de alta pureza. Para este caso se observó una total inhibición de las burbujas de Helio y una significativa reducción del ampollado. Este último efecto se pudo apreciar
solamente en la vecindad de precipitados de la fase de equilibrio Al_2Cu localizados en bordes de grano. Por lo tanto la distribución de ampollas en la superficie resultó inhomogénea.
Tanto para el Al puro como para la aleación Al-Cu-Si-Ge daño generado aumentó con la dosis, mas no presentó dependencia con la tasa de irradiación o corriente iónica
Diseño conceptual y estimación de performance del difractómetro de neutrones ANDES para el estudio de muestras en polvo
Get PDFAquí se presenta el diseño de la óptica neutrónica para el difractometro multiprop
ósito ANDES. Este trabajo se ve motivado por la construcción del reactor RA-10
en el Centro Atómico Ezeiza y el LAHN - Laboratorio Argentino de Haces de Neutrones,
que permitirá explotar los haces de neutrones provistos por el reactor para
investigación básica y aplicaciones tecnológicas.
El proceso de diseño involucro un análisis de las técnicas analíticas que la comunidad
científica local desea emplear, y la identificación de los requerimientos instrumentales
que permitan llevar adelante dichas técnicas. En base a un revelamiento de instrumentos
de otros laboratorios y a un estudio de la óptica neutrónica, se propusieron tres
configuraciones preliminares capaces de desarrollar un amplio abanico de técnicas.
En segunda instancia, se abordo la optimización de cada configuración. En este
campo se realizo un estudio bibliográfico mas profundo de los modelos analíticos disponibles
y se propuso la inclusión de nuevos parámetros a la metodologa. En particular
se contemplaron los efectos cristalográficos del monocromador, la eficiencia de la fuente
y del detector.
Por otro lado, se encaro el estudio y aprendizaje del software McStas. Como parte
del proceso de validación del código, se simularon diversas geometrías instrumentales
basadas en modelos analíticos y también en el instrumento de referencia Stress-Spec.
Luego, se utilizo esta herramienta para evaluar las configuraciones de ANDES.
Como resultado de este proceso, se obtuvo un difractómetro con diseño modular
que permitirá desarrollar una variedad de técnicas de difracción con una performance
comparable a la de otros instrumentos de laboratorios reconocidos
Dosimetría personal en campos mixtos (gamma neutrón) para trabajadores ocupacionalmente expuestos del reactor RA6 /
Get PDFActualmente sigue siendo un desafío realizar la dosimetría ocupacional en campos mixtos gamma-neutrón (ϒ,n). Esto es debido a la dificultad de discriminar experimentalmente las componentes de cada campo. Según el reporte 26 de la ICRU (Comisión Internacional de Unidades y Medidas Radiológicas) el uso de un par de detectores termoluminiscentes es una alternativa aplicable. En virtud a esto se planteó una serie de ensayos a fin de evaluar las dosis que reciben los trabajadores de un reactor de investigación por irradiación externa. Las mediciones se realizaron en el Reactor Argentino RA6, para determinar el factor dosimétrico de neutrones apropiado para esta instalación. Se
realizaron mediciones en diferentes escenarios de irradiación, los cuales tuvieron en común el uso de dosímetros termoluminiscentes: 6"LiF y 7"LiF, un fantoma de tórax y detectores marca Thermo modelos FH-40G-L10 y FHT-752. Para las lecturas de los dosímetros se empleó una lectora Harshaw TL 3500 asociada al software Windows Radiation Evaluation and Management System (WinREMS).
Se valoró la incidencia del campo neutrónico moderado presente en el ambiente, debido a que el mismo registra una lectura en los dosímetros, pero no genera dosis relevantes en el personal. La dosis que interesa evaluar, es aquella generada por los neutrones rápidos que depositan su energía en el cuerpo del trabajador. Por otro lado, se analizó la respuesta de los dosímetros a un campo gamma puro (con una fuente de 137"Cs). Además, se estudió la influencia de la posición del trabajador y de la configuración de las barras de control (BC) del núcleo del RA6, para diferentes situaciones de operación. Se observó que estos parámetros poseen gran influencia en el campo de irradiación generado, debido a que los resultados difieren notablemente. Empero, dada la heterogeneidad de energías del campo y su anisotropía, se concluyó que el factor dosimétrico recomendado (κn = 0,0074 ± 0,0001 [mSv/nC] y κg=0,2156 ± 0,0031 [mSv/nC]) es el calculado para una exposición frontal en la puerta de la instalación de terapia por captura neutrónica en boro (BNCT), con el reactor operando para dicha facilidad. Obteniéndose así medidas conservadoras y asegurar la protección radiológica del personal ocupacionalmente expuesto
Diseño de un modulo robótico de inspección para ambientes subacuáticos.
Get PDFEn el presente trabajo se realiza el diseño de un modulo robótico de inspección para ambientes subacuáticos. La motivación principal es la inspección visual del interior de contenedores de agua en centrales nucleares, tales como el recipiente del reactor. Habitualmente, esta tarea se realiza de forma manual con un endoscopio, lo que presenta inconvenientes como la exposición a la radiación de los operarios. Por ello, se propone como alternativa la utilización de dicho vehículo.
Los principales requerimientos pedidos para este robot son: flotabilidad neutra, tamaño compacto, forma suave, gran precisión, estabilidad y maniobrabilidad a bajas velocidades. Para cumplir con estos requisitos se brinda una descripción general del sistema en cuestión y de los problemas y desafíos que se quieren resolver. Después, se elige un problema concreto para encarar en este trabajo, centrado en el sistema de actuadores, que es el encargado de los movimientos del robot. Se decide realizar los mismos mediante dos sub-sistemas: el de Propulsión, para los desplazamientos en el espacio a bajas velocidades, y el de Flotación, para la traslación vertical. Por tanto, la Tesis se centra en el desarrollo de estos sistemas.
En cuanto al Sistema de Propulsión del robot, se opta por utilizar chorros de agua, proporcionados por bombas hidráulicas. Se comenta el antecedente principal de este trabajo, donde se fabrico el primer prototipo para validar la idea conceptual de propulsión. Luego, de acuerdo a lo aprendido, se describe el diseño, fabricación y caracterización de un nuevo sistema de propulsión destinado a un segundo prototipo funcional.
De forma similar, se detalla el Sistema de Flotación del robot, mediante un modelo experimental fabricado anteriormente. El mismo se basa en un mecanismo de lastre variable del tipo cilindro-pistón, actuado por un motor eléctrico y un tornillo de potencia. Con ese prototipo se valido la idea conceptual de flotabilidad. En este trabajo se lo vuelve a utilizar para adquirir mayor experiencia, pensando en el diseño de un sistema similar que se implementara en el desarrollo mas actual.
Luego, se detalla el Diseño Mecánico del nuevo robot que reúne las ideas aprendidas con los dos prototipos previos. Se mencionan los detalles de fabricación del sistema de actuadores, puntualizando sobre el dimensionado del nuevo sistema de flotación. También se consideran la instrumentación del modulo robótico. Posteriormente, se detalla la estructura diseñada para una correcta integración de todos los componentes del vehículo. Al final, se ensambla todo el conjunto y se realizan algunos
comentarios respecto a su estabilidad y flotabilidad.
Una vez fabricado el nuevo prototipo, se llevan a cabo ensayos en el Laboratorio, que logran validar satisfactoriamente el diseño del robot. Se verifica que el sistema de actuadores logrado es adecuado para cumplir en gran medida con los requerimientos planteados al principio.
Por ultimo, en función de los objetivos alcanzados y los aspectos no abarcados en la presente Tesis, se proponen caminos futuros para acercarse al producto ideal requerido por la aplicación final