![logo-ri](/image/footer/logo-ri.png)
Use este identificador para citar ou linkar para este item:
https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/846364
Título: | Avaliação dos parâmetros de produção para otimização microestrutural de pastilhas de dióxido de urânio (UO2) |
Autor(es): | Antenor, João Paulo Mendes |
Orientador(es): | Riella, Humberto Gracher |
Palavras-chave: | sinterização pastilha de UO2 pó de U3 O8 combustível nuclear sinterization UO2 pellet U3 O8 powder nuclear fuel |
Áreas de conhecimento da DGPM: | Engenharia nuclear |
Data do documento: | 2023 |
Editor: | Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) |
Descrição: | O controle da porosidade e do tamanho de grão é necessário para melhorar o desempenho de pastilhas combustíveis, especificamente na capacidade de reter produtos de fissão. Com o objetivo de otimizar a microestrutura de combustível sem o uso de aditivos de sinterização, pastilhas de UO 2 foram sinterizadas por 3 h e 4 h a 1500 °C, 1600 oC e 1700 oC.. Não foram observadas variações significativas na porosidade. O maior tamanho de grão médio medido é observado na faixa de 1700 oC por 4 h, estabelecendo essa condição como ótima. Tal condição foi empregada em pastilhas com razão O/U 2,15 e 2,26 e também em pastilhas oriundas de misturas de UO 2 com pós de U 3 O 8 obtidos pela oxidação do UO 2 a 400oC (U 3 O 8 verde) e a 1300oC (U 3 O 8 queimado) ao ar. A finalidade é avaliar o efeito destas condições no desenvolvimento da microestrutura no processo de sinterização. A adição de U 3 O 8 na proporção de 10% não resultou em incrementos no tamanho de grão. Essa observação foi aplicável tanto ao U 3 O 8 verde quanto ao U 3 O 8 queimado. Apesar da diferença significativa de superfície específica dos dois pós, essa diferença não se influiu no tamanho final dos grãos. Em ambas as misturas, foram obtidos tamanho médio de grão e distribuição de tamanhos de grão compatíveis. Os resultados indicam que a estequiometria afetou o desenvolvimento da microestrutura, promovendo o crescimento dos grãos mesmo em atmosfera redutora. Uma relação O/U de 2,26 resultou em um tamanho médio de grão de 12,4 μm, enquanto uma relação O/U de 2,15, levou a 8,0 μm. Portanto, a sinterização de UO 2 com uma relação O/U de 2,26, possivelmente devido à disposição homogênea do U 3 O 8 em sua estrutura e à hiperestequiometria, resultou no resultado experimental mais promissor obtido neste trabalho. O tamanho de grão alcançado foi superior ao valor mínimo aceitável em termos industriais para pastilhas de UO 2 pura, sem a utilização de aditivos de sinterização. |
Abstract: | Control of porosity and grain size is necessary to enghance the fuel pellet’s performance, specifically the ability to retain fission products. To optimize the microstructure of fuel without the use of sintering additives, UO 2 pellets were sintered for 3 hours and 4 hours at temperatures of 1500°C, 1600°C, and 1700°C. No significant variations in porosity were observed. The largest average grain size was measured in the 1700°C for 4-hour range, establishing this condition as optimal. This condition was applied to pellets with O/U ratios of 2,15 and 2,26, as well as pellets made from mixtures of UO 2 with U 3 O 8 powders obtained by oxidizing UO 2 at 400°C (green U 3 O 8) and 1300°C (sintered U 3 O 8 ) in air. The purpose is to evaluate the effect of these conditions on the development of the microstructure during the sintering process. The addition of 10% U 3 O 8 did not result in grain size increments. This observation applies to both green and sintered U 3 O 8 . Despite the significant difference in specific surface area between the two powders, this difference did not influence the final grain size. Both mixtures yielded compatible average grain sizes and grain size distributions. The results indicate that stoichiometry affected the development of the microstructure, promoting grain growth even in a reducing atmosphere. A O/U ratio of 2.26 resulted in an average grain size of 12.4 μm, while a O/U ratio of 2.15 led to 8.0 μm. Therefore, the sintering of UO 2 with a O/U ratio of 2.26, possibly due to the homogeneous arrangement of U3O8 within its structure and hyperstoichiometry, yielded the best experimental result in this work. The achieved grain size exceeded the minimum acceptable value in industrial terms for pure UO 2 pellets without the use of sintering additives. |
Tipo de Acesso: | Acesso aberto |
URI: | https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/846364 |
Tipo: | Dissertação |
Aparece nas coleções: | Ciência, Tecnologia e Inovação: Coleção de Dissertações |
Arquivos associados a este item:
Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
---|---|---|---|---|
Dissertacao_Antenor.pdf | Avaliação dos Parâmetros de Produção para Otimização Microestrutural de Pastilhas de Dióxido de Urânio (UO2) | 9,46 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.