Modeling of uranium trioxide to uranium tetrafluoride conversion using a moving bed reactor.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Gabriel Migliano
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-20122021-152529/
Resumo: In order to comply with the National Defense Strategy, the Marinha do Brasil is currently developing a project for the construction of nuclear-driven submarines, which uses enriched uranium oxide pellets as fuel. One of the manufacturing steps for this chemical compound is the conversion of uranium trioxide to uranium tetrafluoride using hydrogen fluoride, which occurs in a moving bed reactor, also called a furnace. Motivated by the scarcity of studies in the literature and the need presented by the Marinha do Brasil, this work aims to develop a model for the conversion of UO3 into UF4 in a moving bed reactor using MATLAB® software. This model utilizes a set of partial differential equations and boundary conditions obtained from the literature, as well as the reactor geometry from the Marinha do Brasil project, which is then solved using a Newton method from the software subroutines. Results, such as solids densities, gas concentrations, temperature and pressure plots, are obtained and discussed herein, showing compatibility to the literature.
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spelling Modeling of uranium trioxide to uranium tetrafluoride conversion using a moving bed reactor.Modelagem da conversão de trióxido de urânio para tetrafluoreto de urânio usando um reator de leito móvel.ModelagemModelingMoving bed reactorReator de leito móvelTetrafluoreto de urânioUrânioUranium tetrafluorideIn order to comply with the National Defense Strategy, the Marinha do Brasil is currently developing a project for the construction of nuclear-driven submarines, which uses enriched uranium oxide pellets as fuel. One of the manufacturing steps for this chemical compound is the conversion of uranium trioxide to uranium tetrafluoride using hydrogen fluoride, which occurs in a moving bed reactor, also called a furnace. Motivated by the scarcity of studies in the literature and the need presented by the Marinha do Brasil, this work aims to develop a model for the conversion of UO3 into UF4 in a moving bed reactor using MATLAB® software. This model utilizes a set of partial differential equations and boundary conditions obtained from the literature, as well as the reactor geometry from the Marinha do Brasil project, which is then solved using a Newton method from the software subroutines. Results, such as solids densities, gas concentrations, temperature and pressure plots, are obtained and discussed herein, showing compatibility to the literature.A fim de cumprir com a Estratégia de Defesa Nacional, a Marinha do Brasil está atualmente desenvolvendo um projeto para a construção de submarinos de propulsão nuclear, que usam pastilhas de óxido de urânio como combustível. Uma das etapas de manufatura para esse composto químico é a conversão de trióxido de urânio em tetrafluoreto de urânio, usando fluoreto de hidrogênio, o que ocorre em um reator de leito móvel, também chamado de forno. Motivado pela escassez de estudos na literatura e na necessidade apresentada pela Marinha do Brasil, este trabalho tem o objetivo de desenvolver um modelo para a conversão de UO3 em UF4 em um reator de leito móvel usando o software MATLAB®. Esse modelo utiliza um sistema de equações diferenciais parciais e condições de contorno obtidas da literatura, bem como a geometria do reator do projeto da Marinha do Brasil, o qual é então resolvido usando um método de Newton das sub-rotinas do software. Os resultados, como as densidades dos sólidos, concentrações de gases, e gráficos de temperatura e pressão, são obtidos e discutidos neste trabalho, mostrando compatibilidade com a literatura atual.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPAlves, Rita Maria de BritoSilva, Gabriel Migliano2021-09-27info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-20122021-152529/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesseng2021-12-21T20:09:02Zoai:teses.usp.br:tde-20122021-152529Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212021-12-21T20:09:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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