La interacción del hidrógeno con los materiales se comenzó a estudiar dentro de la Comisión Nacional de Energía Atómica varios años atrás, con el fin de satisfacer requerimientos puntuales dentro de las instalaciones nucleares.

Uno de los primeros objetivos de los investigadores que trabajaron con este tema, agrupados en la Unidad de Actividad Tecnología de Materiales y Dispositivos, del Centro Atómico Bariloche, consistió en averiguar qué problemas acarreaba la interacción del hidrógeno con ciertos elementos en aplicaciones concretas. Por ejemplo, se determinó que se produce una reacción durante el contacto de una aleación en base Circonio, de las barras de elementos combustibles de un reactor, con el hidrógeno del agua que enfría los elementos.

Esto facilita el ingreso del hidrógeno dentro del material, se forma una nueva fase, el material se fragiliza y se rompe. Dicha circunstancia puede provocar -si no se toman las medidas adecuadas- que se tenga que realizar una parada no programada para rescatar los pedazos del tubo dentro del reactor, con el consiguiente costo económico.

Si bien la interacción del hidrógeno con distintos materiales es sólo uno de los temas que abordan los seis grupos de investigación que integran la unidad, sus resultados repercuten en varios ámbitos. El resto del equipo está abocado al análisis de los materiales desde distintas ópticas, desde la fabricación y caracterización, hasta el estudio de sus propiedades, con el fin de determinar la correcta aplicación. "En algunos casos este trabajo se hace para un cliente, en otros es investigación que apunta a la formación de recursos humanos" asegura el doctor Gabriel Meyer, jefe de la unidad.

Una de las principales tareas del grupo consistió en el análisis de la relación que existe entre el hidrógeno y el acero. "Este trabajo estaba fundamentalmente orientado a la Planta Industrial de Agua Pesada ubicada en Arroyito (Neuquén), donde existen infinidad de componentes de acero.

Cuando se adquirieron los equipos fue necesario estudiar qué pasaba con el hidrógeno dentro de ese material para realizar un diagnóstico de su estado. Esto tenía como finalidad predecir qué podía suceder con algunos de los componentes y cuáles eran los más susceptibles a las fallas, para fijar un plan de seguimiento que garantizara la seguridad de la instalación" comenta Meyer.

El hidrógeno también se estudia, dentro de la CNEA, como energía alternativa. "El interés de la comisión en este tema se basa, fundamentalmente, en conocer y avanzar en una energía alternativa que no compite con la nuclear, y que está generando gran interés a nivel mundial. Además, esta energía tiene varias ventajas, no sólo es limpia sino también económica y eficiente" asegura el científico.

La energía obtenida a partir del hidrógeno tiene diversas aplicaciones, a pesar de que aún no están difundidas en forma masiva. Una de ellas es la generación de energía eléctrica, otra es su utilización en motores de vehículos, y otra -de las múltiples aplicadas por los distintos grupos investigadores del mundo- es su utilización como electrodo en baterías recargables, lo que permitiría achicar notablemente el tamaño de los celulares, a través del uso de baterías mucho más pequeñas pero también más potentes. En tal sentido, la unidad está abocada a conseguir materiales que puedan ser utilizados como electrodos en ese tipo de baterías.

En este contexto, también interesa la relación del hidrógeno con los materiales, porque de ello dependerá que un material se pueda o no utilizar en el proceso de generación de dicha energía. Con este objetivo se analizan materiales que se utilizarán en el almacenamiento del hidrógeno y aquellos que están sometidos a las múltiples reacciones químicas del hidrógeno, por ejemplo en el motor de un vehículo.

Otra línea de trabajo consiste en la caracterización, por morfología, composición química, superficie y estructura, de materiales que participarán en el proceso de obtención del hidrógeno en grandes cantidades durante la producción de energía eléctrica. Con este fin, se está trabajando en contenedores sin partes mecánicas, que a partir del proceso de reacción puedan purificar y comprimir el hidrógeno, trabajando sólo con la temperatura. Dichos materiales también se están preparando en el Centro Atómico Bariloche.

Otro de los grupos que funciona dentro de la Unidad de Actividad Tecnología de Materiales y Dispositivos, es el grupo Materiales Nucleares, cuya tarea consiste en desarrollar procesos destinados al tratamiento de residuos nucleares.

En todos los casos la intención de los investigadores también apunta a ofrecer sus resultados a la comunidad en general, con el fin de satisfacer necesidades de empresas o particulares. En el caso de Materiales Nucleares, ellos lograron una aplicación concreta a través del uso de la vitrificación, desarrollada para materiales radiactivos, pero como opción de disposición final para pilas alcalinas.

Por su parte, el grupo Mecánica Computacional se dedica a la simulación, por computadora, de procesos que ocurren en los materiales. "Este grupo interacciona constantemente con el resto porque simula procesos que se estudian en los demás grupos, por ejemplo cómo cae un recipiente que contiene un producto peligroso, cómo se rompe, y cómo se comporta un recipiente bajo presión como en el caso de la Planta Industrial de Agua Pesada, para determinar cuáles son los puntos más frágiles y colocar sensores en dichos lugares" comenta Meyer.

También ha simulado, entre otras cosas, el caño de escape de un Renault Clío, para resolver un problema que causaba su rotura en un punto determinado; así como el funcionamiento de una turbina de la planta depuradora de agua en San Carlos de Bariloche. Otro de sus trabajos consistió en modelar el lago Nahuel Huapí para determinar el curso que siguen los contaminantes cuando se los larga en algún punto.

Por su parte, el grupo Caracterización de Materiales se encarga de determinar las propiedades particulares de los materiales, tales como su estructura y superficie. Además, trabaja en el desarrollo de materiales con propiedades específicas, como la magnetorresistencia, es decir, determinar cómo un campo magnético puede alterar la resistencia de un material y utilizarlo en circuitos electrónicos.

El equipamiento con que cuenta este grupo para análisis de superficie y análisis de estructura, le permite brindar servicios, entre otros, a universidades o a equipos de medicina forense, cuando se trata de observar pequeñas muestras biológicas para resolver problemas de peritaje forense.

Otro de los grupos se dedica al estudio de las propiedades mecánicas de los materiales. Ellos ofrecen este tipo de estudios como servicio.

Por último, el grupo Servicios de Ingeniería presta un apoyo general. Además, estudia, desarrolla y diseña micro centrales hidráulicas para generación de energía eléctrica en lugares aislados.

Esto tiene como objetivo aprovechar pequeños saltos de agua para generar energía eléctrica; ya existen más de 20 turbinas de este tipo instaladas en el sur del país y en Chile. Dentro del mismo grupo existe un proyecto para el aprovechamiento de la energía eólica para poblaciones rurales, donde se trabaja en relación con el INTA, a fin de lograr a largo plazo, que el poblador rural pueda aprovechar esta fuente energética para el bombeo de agua o para energía eléctrica. @

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