Revista de ciencia de la energía nuclear y tecnología de generación de energía

Efectos de la irradiación de protones sobre las propiedades fisicomecánicas y la microestructura del molibdeno trabajado en frío

Simos N, Quaranta E, Charitonidis N, Redaelli S, Bertarelli A, Mariani N, Zhong Z, Ghose S, Doorhyee E, Zhong H y Kotsina Z

Se han considerado y estudiado materiales refractarios y aleaciones de alta temperatura, incluidos Mo y TZM, para evaluar su aplicabilidad en aplicaciones de reactores de fusión, además de objetivos de espalación en aceleradores de partículas. Se han evaluado los impactos de la irradiación de neutrones, protones e iones en las propiedades y la microestructura del Mo puro y su combinación TZM mediante estudios de daño por iluminación. El molibdeno trabajado en frío (mitad CW), descrito por una microestructura que comprende granos extendidos de manera no consistente, se ha considerado para su uso en el marco de limpieza del halo del eje de 7 TeV del Gran Colisionador de Hadrones, lo que ha motivado la presente investigación. Para evaluar la degradación de las propiedades fisicomecánicas clave de la estructura trabajada en frío después de una exposición prolongada a la irradiación de protones, así como el impacto de la temperatura de irradiación en la degradación, se realizaron irradiaciones con protones de 200 MeV a 960 °C a fluencias de ~2 × 1021 p/cm2 y con 28 MeV a menos de 600 °C a fluencia de ~6 × 1020 p/cm2 en el Laboratorio Nacional de Brookhaven. Se utilizaron rayos X de alta energía en los sincrotrones NSLS y NSLS II en la evaluación posterior a la irradiación (PIE) para evaluar la evolución de la microestructura. Se reveló que el Mo trabajado en frío y de acuerdo con los estudios de irradiación de neutrones a altas temperaturas, sufre una reducción grave en la resistencia a la tracción debido a la evolución de los defectos en redes de dislocación. Además, la irradiación a temperaturas cercanas a la temperatura de recristalización completa de la estructura trabajada en frío elimina la textura de la microestructura inducida por el trabajo en frío.