ASTM C1454-07
Guía estándar para pruebas de piroforicidad/combustibilidad en apoyo de los análisis de piroforicidad del combustible nuclear gastado de uranio metálico

Estándar No.

ASTM C1454-07

Fecha de publicación

2007

Organización

American Society for Testing and Materials (ASTM)

Ultima versión

ASTM C1454-07

Alcance

1.1 Esta guía cubre protocolos de prueba para probar las características de piroforicidad/combustibilidad del combustible nuclear gastado (SNF) a base de uranio metálico. Las pruebas proporcionarán datos básicos para introducirlos en códigos informáticos más detallados o análisis de respuestas térmicas, químicas y mecánicas del SNF. Estos análisis respaldarían las bases de diseño del sistema de barrera de ingeniería (EBS) y la evaluación de seguridad de las instalaciones de almacenamiento provisional extendido y su disposición final en un repositorio geológico. Las pruebas también podrían proporcionar datos relacionados con los requisitos de licencia para el diseño y operación de una instalación de almacenamiento recuperable (MRS) monitoreada o una instalación independiente de almacenamiento de combustible gastado (ISFSI).

1.2 Esta guía describe las pruebas de uranio metálico y SNF a base de uranio metálico en apoyo. de transporte (de acuerdo con los requisitos de 10CFR71), almacenamiento provisional (de acuerdo con los requisitos de 10CFR72) y eliminación de repositorios geológicos (de acuerdo con los requisitos de 10CFR60/63). Las pruebas descritas en este documento están diseñadas para proporcionar datos básicos relacionados con la evaluación de las características de piroforicidad/combustibilidad de contenedores o paquetes de desechos que contienen uranio metálico SNF en apoyo de análisis de seguridad (SAR) o evaluaciones de desempeño (PA) de transporte, almacenamiento o sistemas de eliminación, o una combinación de ellos.

1.3 El combustible nuclear gastado que no se reprocesa debe colocarse en un almacenamiento provisional temporal seguro como paso hacia su eliminación final en un repositorio geológico. En Estados Unidos, el SNF, tanto de reactores de energía comerciales civiles como de reactores de producción de materiales nucleares de defensa, se enviará a almacenamiento provisional y, posteriormente, a eliminación geológica profunda. El SNF comercial de EE. UU. proviene principalmente de reactores de agua ligera (LWR) y está basado en dióxido de uranio, mientras que el SNF del reactor de defensa propiedad del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) se encuentra en varias formas químicas diferentes, pero predominantemente (aproximadamente 80 % en peso de uranio) consiste de uranio metálico.

1.4 Se requiere conocimiento de las características de piroforicidad/combustibilidad del SNF para respaldar las actividades de concesión de licencias para el almacenamiento provisional prolongado y la disposición final en un depósito geológico. Estas actividades podrían incluir análisis de seguridad de la configuración de almacenamiento provisional, desarrollo de tratamientos de acondicionamiento, análisis de eventos base de diseño (DBE) previos al cierre del área controlada del depósito y evaluación del desempeño posterior al cierre del EBS.

1.5 Los combustibles de uranio metálico están revestidos, generalmente con circonio, aluminio, acero inoxidable acero o aleación de magnesio, para evitar la corrosión del combustible y contener productos de fisión. Si el revestimiento se daña y el SNF metálico se almacena en agua, la consiguiente corrosión e hinchazón del uranio expuesto mejora la reactividad química del SNF al romper aún más el revestimiento y crear partículas y/o inclusiones de hidruro de uranio en la matriz de uranio metálico. La condición del SNF metálico afectará su comportamiento durante el transporte, el almacenamiento provisional o el emplazamiento del repositorio, o ambos, y por lo tanto, influirá en las decisiones de ingeniería en el diseño del camino hacia la eliminación.

1.6 El revestimiento del combustible gastado de Zircaloy ha demostrado ocasionalmente un comportamiento pirofórico. Este comportamiento se producía a menudo en piezas de revestimiento o residuos de partículas que quedaban después de la disolución química del uranio metálico o del dióxido de uranio durante el reprocesamiento del combustible gastado comercial y/o la extracción de plutonio del combustible gastado de reactores de defensa. Aunque generalmente se cree que el circonio no es intrínsecamente propenso al comportamiento pirofórico como el uranio o el plutonio, en el pasado se ha encendido después de haber sido sensibilizado durante el proceso de extracción química. Aunque esta guía aborda principalmente la piroforicidad del componente metálico de uranio del combustible gastado, algunos de los principios generales involucrados también podrían aplicarse a las vainas del combustible gastado de aleación de circonio.

1.7 La interpretación de los datos de prueba de......

ASTM C1454-07 Documento de referencia

• ASTM C1174 Práctica estándar para la predicción del comportamiento a largo plazo de los materiales empaquetados de desechos, incluidas las formas de desechos utilizadas en la eliminación geológica de desechos nucleares de alta actividad
• ASTM C1431 Guía estándar para pruebas de corrosión de combustible nuclear gastado a base de aluminio en apoyo de la eliminación en depósitos
• ASTM G86 Método de prueba estándar para determinar la sensibilidad de ignición de materiales al impacto mecánico en ambientes de oxígeno líquido ambiental y ambientes de oxígeno líquido y gaseoso presurizado

ASTM C1454-07 Historia

• 2007 ASTM C1454-07 Guía estándar para pruebas de piroforicidad/combustibilidad en apoyo de los análisis de piroforicidad del combustible nuclear gastado de uranio metálico
• 2000 ASTM C1454-00 Guía estándar para pruebas de piroforicidad/combustibilidad en apoyo de los análisis de piroforicidad del combustible nuclear gastado de uranio metálico

estándares y especificaciones