Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/12869
Type: Dissertação
Title: Produção de pastilhas cerâmicas combustíveis de UO2 dopadas para aplicação nuclear /
Author(s)/Inventor(s): Costa, Diogo Ribeiro
Advisor: Jardim, Paula Mendes
Co-advisor: Durazzo, Michelangelo
Abstract: O desempenho de pastilhas combustíveis de UO2 está limitado, principalmente, pela liberação dos gases de fissão. Um combustível que retém mais desses gases proporciona uma diminuição da pressão interna da vareta ao final do seu ciclo de vida, melhorando a segurança e as margens operacionais. Para superar essa limitação, pastilhas com elevados tamanhos médios de grãos (≥ 30 µm) e densidades sinterizadas (≥ 10,53 g/cm3 ) têm sido produzidas pela técnica de dopagem. Diante do cenário exposto, o objetivo deste trabalho foi produzir pastilhas cerâmicas combustíveis de UO2 com tamanhos de grãos e densidades sinterizadas elevados utilizando 0,05; 0,10; 0,20 e 0,30 %p de alumina, nióbia e crômia como aditivo ao combustível padrão. Os resultados mostraram que a alumina reduziu as densidades quase que linearmente e não gerou nenhuma variação significativa nos tamanhos de grãos. A nióbia proporcionou aumento próximo ao linear das densidades (≥ 0,10 %p) e, para os tamanhos de grãos, foi obtido o valor máximo do estudo (52,31 µm; 0,30 %p). Com a crômia, as densidades aumentaram (10,60 g/cm3 ; 0,10 %p) e depois reduziram até o valor mínimo do sistema (10,56 g/cm3 ; 0,30 %p). Os grãos cresceram até 0,20 %p (37,51 µm), com ligeira queda em 0,30 %p (34,83 µm). Portanto, a crômia é o dopante mais promissor pois, com os menores teores adicionados (≤ 0,20 %p), promoveu as maiores densificações e crescimentos de grãos.
Abstract: The performance of UO2 fuel pellets is mainly limited by the fission gas release. A fuel that retain more of these fission gases lead to a decrease in the internal rod pressure at the end of its life cycle, improving the safety and operational margins. In order to overcoming the limitation mentioned, pellets with high average grain sizes (≥ 30 µm) and sintered densities (≥ 10.53 g/cm3 ) have been manufactured using doping technology. Considering the exposed scenario, the goal of this study was to manufacture doped UO2 fuel ceramic pellets using 0.05, 0.10, 0.20 and 0.30 wt% of alumina, niobia and chromia as additives to the standard fuel. The results showed that the alumina decreased the densities almost linearly and did not promoted any significant changes in average grain sizes. The niobia provided an increase in densities close to linear (≥ 0,10 wt%) and, for the grains sizes, the highest value of this study was obtained (52.31 µm; 0.30 wt%). Using chromia as additive, the sintered densities were improved (10,60 g/cm3 ; 0,10 %p) and then diminished until the minimum for the system (10.56 g/cm3 ; 0.30 %p). The grains grew till 0.20 wt% (37.51 µm), with a slight decrease in 0.30 %p (34.83 µm). To sum up, chromia is the most promising dopant because, with the lowest amount (≤ 0.20 wt%), it promoted the highest densification and grain growth.
Keywords: Dopagem
Pastilhas de UO2
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Jun-2018
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Engenharia Metalúrgica e de Materiais

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