Estudo da densifica????o do combust??vel ur??nio - 7% gadol??nio (Gd2O3) nanoestruturado

• Autor(a) principal: SERAFIM, ANTONIO da C.
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Dissertação
• Título da fonte: Repositório Institucional do IPEN
• Texto Completo: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/27502
• topic: fuel densification; density; fuel elements; gadolinium; uranium oxides; nuclear fuels; nanomaterials; moderator pellets; sintering; physical radiation effects; reactor safety

O processo de sinteriza????o de pastilhas de UO2-Gd2O3 tem sido investigado devido ?? sua import??ncia na ind??stria nuclear e ao comportamento complexo durante a sinteriza????o. A sinteriza????o ?? bloqueada a partir de 1300??C, quando a densifica????o ?? deslocada na dire????o de maiores temperaturas e a densidade final obtida ?? diminu??da. Esta pesquisa contempla o desenvolvimento de combust??veis nucleares para reatores de pot??ncia visando aumentar a sua efici??ncia no n??cleo do reator atrav??s da eleva????o da taxa de queima. Foi estudado o uso do Gd2O3 de tamanho nanom??trico, na faixa de 10 a 30nm, o qual foi adicionado ao UO2, visando verificar a possibilidade de evitar-se o caracter??stico bloqueio da sinteriza????o devido ao efeito Kirkendall observado em pesquisas anteriores. As amostras foram produzidas por meio da mistura mec??nica a seco dos p??s de UO2 e de 7% Gd2O3 (macroestruturado e nanom??trico). Os p??s foram compactados e as pastilhas foram sinterizadas a 1700??C sob atmosfera de H2. Os resultados indicam que o caracter??stico bloqueio da sinteriza????o no sistema UO2-Gd2O3 macroestruturado, que ocorre na faixa de temperatura de 1300-1500??C, retardando a densifica????o, foi observado de forma menos intensa quando o Gd2O3 nanom??trico foi utilizado, ocorrendo ?? temperatura de 900??C, e facilitando a densifica????o posterior. Os ensaios dilatom??tricos indicaram uma retra????o de 22, 18 e 20% respectivamente nas pastilhas de UO2, UO2-7%Gd2O3 macro e UO2-7% Gd2O3nanom??trico. Foi verificada uma retra????o 2% maior quando o Gd2O3 nanom??trico foi utilizado quando comparada com a obtida com o uso do Gd2O3 macro, usado comercialmente, resultando em pastilhas com densidade adequada para uso como combust??vel nuclear.