Responsable:

Objetivos:

Realizar estudios en materiales de los componentes internos y vasija de la CNLV que permitan fundamentar la documentación requerida para la obtención de la renovación de licencia.

Antecedentes:

La creciente demanda de energía eléctrica (libre de contaminares de efecto invernadero) a nivel mundial y nacional, ha colocado como prioridad el tener una mayor eficiencia en la generación de la capacidad instalada y la construcción de nuevas plantas generadoras. En el caso de la Comisión Federal de Electricidad, se están realizando los cambios en las unidades 1 (U1) y 2 (U2) de la Central Nucleoeléctrica de Laguna Verde (CNLV) para aumentar la potencia a un 120%. Así mismo, la Secretaría de Energía mantiene la posibilidad de la construcción de un tercer reactor nuclear en el país, dentro de los planes de aumento de capacidad de generación de energía. Aunado al aumento de potencia de los reactores de la CNLV, la posibilidad de una extensión de licencia por 20 años o más de su licencia original de operación (30 años) plantea un escenario de mayor generación a largo plazo, a un precio relativamente bajo, dando así una mayor competitividad a las centrales de potencia nuclear. Sin embargo, para solicitar la extensión de licencia de la CNLV se requiere preparar la documentación y estudios necesarios para mantener un alto nivel de seguridad, optimizar la operación, mantenimiento y vida de servicio de las estructuras, sistemas y componentes, mantener un nivel alto de desempeño, maximizar la recuperación de la inversión sobre el servicio de la planta y proveer las condiciones requeridas para un periodo mayor al tiempo de licencia.

Siendo la vasija de presión y sus componentes internos componentes insustituibles, que sin embargo sufren de envejecimiento, la CNLV ha implementado algunos programas para la detección y mitigación de los principales mecanismos de envejecimiento, como son el Programa de Vigilancia de la Vasija de ambos reactores, y el de la química de agua con hidrógeno (HWC) en conjunto con el depósito químico de metales nobles (NMCA) para mitigar el agrietamiento Intergranular por Corrosión bajo esfuerzos (IGSCC). Sin embargo, aún hay muchas preguntas sin resolver, sobre todo aquellas referentes a los efectos del aumento de potencia y de la extensión de licencia en la fragilización inducida por radiación en el acero de vasija, así como al efecto de algunos iones como Cu2+, Cl- y SO42+ en la efectividad de la química de agua con hidrógeno (HWC) actuando en conjunto con el depósito químico de metales nobles (NMCA), siendo que anteriormente se habían hecho otro tipo de depósitos (Zn) y se utilizaba la química de agua normal (NWC). Debido a esto, la CNLV ha presentado sus requerimientos de estudios necesarios para su aplicación en la evaluación tecnológica para la extensión de la licencia de operación de la CNLV., Dichos estudios están centrados principalmente en estudios de las vasijas de presión de los reactores de ambas unidades, así como estudios del depósito de metales nobles y la influencia de los lodos (cruds) en dicho depósito.

Beneficios:

1. Los estudios, análisis y desarrollos obtenidos en este proyecto, así como su interpretación y uso directo por parte de la CNLV, han fortalecido las capacidades científicas y tecnológicas de las instituciones participantes (ININ-CNLV).
2. Se identificaron las áreas de oportunidad para el desarrollo de servicios en la CNLV.
3. Formación de recursos humanos en el área de materiales y aplicación en la industria nuclear.

Logros Obtenidos:

• Se investigó el uso y validez de probetas subtamaño tipo 0.16T C(T) en acero de vasija A 533 Grado B Clase 1, para determinar la temperatura de referencia, T₀, definida a través de la metodología de la Master Curve (MC). Tomando en consideración todas las constricciones, dicha geometría es la más apropiada a ser tomada en cuenta en los programas de vigilancia actualizados que consideren la aplicación del caso de código N-629, el cual permite utilizar la metodología de la MC sin modificar la estructura del código ASME (RTT₀= T₀+19.4°C). La ventaja de utilizar las probetas subtamaño tipo 0.16T C(T), es que a partir de una mitad de probeta Charpy se puede obtener hasta 4 probetas 0.16T C(T), y por ende, 4 medidas de tenacidad.
• Con el valor de RTT₀ obtenido se procedió a la aplicación del caso de código N-629 para la construcción de las curvas de operación presión-temperatura (P-T), obteniéndose un corrimiento de las curvas hacia la izquierda, y por lo tanto una ventana de operación más amplia que con la metodología convencional de ensayos Charpy ART_NDT. 
• Después de la obtención de las condiciones de depósitos de metales nobles y de Zirconio, por medio de pruebas de deformación lenta se comprobó la efectividad de los depósitos de metales nobles en HWC y de los depósitos de Zr en condiciones NWC.
• Por medio de simulaciones de dinámica molecular, se obtuvo la capacidad calorífica de la interfaz Zircalloy-crud que es de 4 a 8 veces mayor que la del Zircalloy y la del “crud” por sí solo, lo que significa que en condiciones de equilibrio termodinámico, la adhesión de “crud” a las barras de combustible de Zircalloy produce que la interfaz Zircalloy - “crud” tienda a guardar el calor.
• Se inició y se finalizó la irradiación a temperatura ambiente en el reactor TRIGA de muestras de acero JRQ para obtener fluencias de 2x10¹⁷ n/cm² (umbral para que se presente el daño por radiación) y de 2x10¹⁸ n/cm² (que es la fluencia que se espera en la vasija después del Aumento de Potencia Extendido).

Productos

Capítulos en libros: 2

1. Chapter 5. Electrochemical noise measurements of stainless steel in high-temperature water. Carlos R. Arganis-Juárez, José M. Malo, J. Uruchurtu. Pags, 63-80. Corrosion monitoring in nuclear systems. Edits. Stefan Ritter and Anders Molander. European Federation of corrosion by Maney Puglishing and the Institute of Materials, minerals and mining. ISBN 978-1-906540-98-2,  UK, 2010.
2. “Evaluación tecnológica para la extensión de la licencia de operación de la Central Nucleoeléctrica Laguna Verde”, autores: Carlos Rosendo Arganis Juárez, Aida Liliana Medina Almazán, publicado en “contribuciones del Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares al Avance de la Ciencia y la Tecnología en México”-Edición conmemorativa 2010, pag 327-333, ISBN 978-607-8120-00-0.

Artículos en Memorias de Congreso: 11

1. M. E. Fernández García, C. E. Gutiérrez Wing, C. R. Arganis Juárez, A.L. Medina Almazán, “Estudio por teoría de funcional de densidades de superficies de acero inoxidable austenítico en contacto con sistemas plata-citrato” en memorias del  “VII Encuentro Participación de la Mujer en la Ciencia” León, Guanajuato, del 26 al 28 mayo de 2010. 5 páginas
2. Aida Liliana Medina Almazán, “Utilización de cartografías EBSD para simular el comportamiento en tracción de un acero inoxidable austenítico”, en memorias del X Congreso Nacional de Microscopía, Morelia, Mich., del 23 al 27 de mayo de 2010.
3. Aida Liliana Medina Almazán, “Efecto del mercurio y la velocidad de deformación en el comportamiento a ruptura de aceros para aplicaciones nucleares”, en memorias del X Congreso Nacional de Microscopía, Morelia, Mich., del 23 al 27 de mayo de 2010.
4. G. Mondragón Galicia, A.L. Medina Almazán, J. Palacios Hernández, L.C. Longoria Gándara, “Aplicación de la microscopía electrónica en la caracterización de un Acero A533 Grado B Clase 1, utilizado en la industria nuclear” en memorias del X Congreso Nacional de Microscopía, Morelia, Mich., del 23 al 27 de mayo de 2010.
5. C. Arganis Juarez, A. Contreras Ramirez, C. Gutierrez Wing, L. Medina Almazan, “Use of noble metal nanoparticles to mitigate stress corrosion cracking in boiling water reactors.” International Materials Research Congress IMRC XIX. Cancun México, 15- 19 Ag. 2010.
6. M. E. Fernández García, C. E. Gutiérrez-Wing, C. R. Arganis-Juárez and A.L. Medina-Almazán, "AUSTENITIC STAINLESS STEEL AND HEMATITE IN CONTACT WITH THE SILVER-CITRATE SYSTEM: A DFT STUDY". International Materials Research Congress IMRC XIX. Cancun México, 15- 19 Ag. 2010.
7. Contreras-Ramírez Aída, Arganis Juárez Carlos R., Aguilar Torres J .Andrés and Medina Almazán A. Liliana, “Deposition and Characterization of Noble Metal Onto Surfaces of 304L Stainless Steel”, 17th Pacific Basin Nuclear Conference, Cancún, Q.R., México, October 24-30,2010.
8. C. R. Arganis, J.J. Ortiz S, “Electrochemical Noise Pattern Recognition of stainless steel in high Temperature water using artificial neural networks.”,  en memorias del  32 Congreso internacional de Metalurgia y Materiales. 20 al 22 de Octubre de 2010. Saltillo Coah. Mexico.
9. Julio César Zenteno Suárez, Jesús Daniel Reyes Flores, Carlos Arganis Juárez, “Ensayos de velocidad de Deformación lenta y uso de ruido electroquímico”,  XX Congreso Técnico Científico ININ-SUTIN, del 23 al 25 de Noviembre de 2010 Centro Nuclear Dr. Nabor Carrillo Flores, Estado de México.
10. José Luís Flores Alcántara, Salvador Vázquez Belmont, Manuel Santillán Vergara, Rogelio Hernández Callejas, “Uso óptimo de probetas Charpy rotas del programa de vigilancia para la aplicación de la Master Curve”, XX Congreso Técnico Científico ININ-SUTIN, del 23 al 25 de Noviembre de 2010 Centro Nuclear Dr. Nabor Carrillo Flores, Estado de México.
11. Rodolfo Salvador González y Aída Contreras Ramírez, “Depósito Hidrotermal de Metales Nobles (Pt, Ti, Zn) sobre Zircaloy”, XX Congreso Técnico Científico ININ-SUTIN, del 23 al 25 de Noviembre de 2010 Centro Nuclear Dr. Nabor Carrillo Flores, Estado de México. 

Presentación de trabajos en Congresos Internacionales: 4

1. C. Arganis Juarez, A. Contreras Ramirez, C. Gutierrez Wing, L. Medina Almazan, “Use of noble metal nanoparticles to mitigate stress corrosion cracking in boiling water reactors.” International Materials Research Congress IMRC XIX. Cancun México, 15- 19 Ag. 2010.
2. M. E. Fernández García, C. E. Gutiérrez-Wing, C. R. Arganis-Juárez and A.L. Medina-Almazán, "AUSTENITIC STAINLESS STEEL AND HEMATITE IN CONTACT WITH THE SILVER-CITRATE SYSTEM: A DFT STUDY". International Materials Research Congress IMRC XIX. Cancun México, 15- 19 Ag. 2010.
3. Contreras-Ramírez Aída, Arganis Juárez Carlos R., Aguilar Torres J .Andrés and Medina Almazán A. Liliana, “Deposition and Characterization of Noble Metal Onto Surfaces of 304L Stainless Steel”, 17th Pacific Basin Nuclear Conference, Cancún, Q.R., México, October 24-30,2010.
4. C. R. Arganis, J.J. Ortiz S., “Electrochemical Noise Pattern Recognition of stainless steel in high Temperature water using artificial neural networks.”,  en memorias del  32 Congreso internacional de Metalurgia y Materiales. 20 al 22 de Octubre de 2010. Saltillo, Coah. Mexico.

Presentación de trabajos en Congresos Nacionales: 7

1. M. E. Fernández García, C. E. Gutiérrez Wing, C. R. Arganis Juárez, A.L. Medina Almazán, “Estudio por teoría de funcional de densidades de superficies de acero inoxidable austenítico en contacto con sistemas plata-citrato” en memorias del  “VII Encuentro Participación de la Mujer en la Ciencia” León, Guanajuato, del 26 al 28 mayo de 2010. 5 páginas
2. Aida Liliana Medina Almazán, “Utilización de cartografías EBSD para simular el comportamiento en tracción de un acero inoxidable austenítico”, en memorias del X Congreso Nacional de Microscopía, Morelia, Mich., del 23 al 27 de mayo de 2010.
3. Aida Liliana Medina Almazán, “Efecto del mercurio y la velocidad de deformación en el comportamiento a ruptura de aceros para aplicaciones nucleares”, en memorias del X Congreso Nacional de Microscopía, Morelia, Mich., del 23 al 27 de mayo de 2010.
4. G. Mondragón Galicia, A.L. Medina Almazán, J. Palacios Hernández, L.C. Longoria Gándara, “Aplicación de la microscopía electrónica en la caracterización de un Acero A533 Grado B Clase 1, utilizado en la industria nuclear” en memorias del X Congreso Nacional de Microscopía, Morelia, Mich., del 23 al 27 de mayo de 2010.
5. Rodolfo Salvador González y Aída Contreras Ramírez,  “Depósito Hidrotermal de Metales Nobles (Pt, Ti, Zn) sobre Zircaloy”, en el XX Congreso Técnico Científico ININ-SUTIN, del 23 al 25 de Noviembre de 2010 Centro Nuclear Dr. Nabor Carrillo Flores, Estado de México.
6. Zenteno Suárez Julio César, Reyes Flores Jesús Daniel, Arganis Juárez Carlos Rosendo, “Ensayos a Velocidad de Deformación Lenta y uso de Ruido Electroquímico para el monitoreo de agrietamiento por corrosión bajo esfuerzo en Aceros Inoxidables Austeníticos 304L y soldadura 82/182 en condiciones BWR.” presentado en el XX Congreso Técnico-científico ININ-SUTIN.  23-25 de Noviembre 2010, Centro Nuclear Dr. Nabor Carrillo Flores, Estado de México.
7. José Luís Flores Alcántara, Salvador Vázquez Belmont, Manuel Santillán Vergara, Rogelio Hernández Callejas, “Uso óptimo de probetas Charpy rotas del programa de vigilancia para la aplicación de la Master Curve”, XX Congreso Técnico Científico ININ-SUTIN, del 23 al 25 de Noviembre de 2010 Centro Nuclear Dr. Nabor Carrillo Flores, Estado de México.

Participación en otros eventos internacionales

Se participó en el siguiente evento:

1. Visita a las instalaciones de Tokyo Electric Power Company y Hitachi-GE Nuclear Energy, Ltd., Japón, del 28 de febrero al 5 de marzo del 2010

Formación de Recursos Humanos

Se contó con la participación de tres estudiantes de prácticas profesionales y uno de doctorado.

Vinculación:

Central Nucleoeléctrica Laguna Verde (CFE)