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Estudos dos efeitos de aditivos químicos na cimentação de rejeitos radioativos gerados em reatores do tipo PWR - concentrado do evaporador / Waste storage; Cementing; PWR type reactorsVanessa Mota Vieira 27 February 2012 (has links)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta pesquisa foram estudados os efeitos de aditivos químicos no processo de cimentação de
rejeitos radioativos. Estes aditivos são utilizados para melhorar propriedades da pasta e do
produto solidificado contendo estes rejeitos. Há uma grande variedade destes materiais no
mercado, porém eles são frequentemente alterados ou simplesmente excluídos, portanto é
essencial conhecer os aditivos disponíveis comercialmente e seus efeitos. Os testes foram
realizados com uma solução simulando os rejeitos do concentrado do evaporador gerado em
reatores nucleares do tipo PWR (Pressurized Water Reactor). Para a sua cimentação foram
utilizadas duas formulações, A e C, incorporando-se maior ou menor quantidade de rejeito,
respectivamente. Acrescentaram-se aditivos químicos de dois fabricantes diferentes (S e H),
sendo eles: aceleradores e retardadores de pega e superfluidificantes. Os experimentos foram
organizados seguindo o planejamento fatorial 23 para quantificar os efeitos das formulações,
dos aditivos, de suas quantidades e de seus fabricantes nas propriedades da pasta e do produto
cimentado. Os parâmetros avaliados foram: a viscosidade, o tempo de pega, as densidades da
pasta e do produto e a resistência à compressão. Os superfluidificantes forneceram os
melhores resultados de viscosidade (trabalhabilidade), densidade e tempo de pega. Os
aceleradores de pega apresentaram os maiores valores de resistência à compressão, aos 28
dias de idade, e os menores valores de densidade. Para o parâmetro tempo de pega, o uso
destes aceleradores e retardadores de pega seria recomendado somente para casos específicos.
Todos os resultados de resistência à compressão atenderam aos requisitos dos órgãos
reguladores, com exceção da mistura com a menor quantidade de superfluidificante do
fabricante S. A utilização do superfluidificante permite a cimentação em sistemas de misturas
mais simples e de menor custo, diferentemente do uso de retardador e acelerador de pega que
necessitam de sistemas de mistura específicos. Apresentam pastas mais homogêneas e maior
qualidade dos produtos solidificados. Os maiores valores de densidade foram obtidos
utilizando o Superfluidificante, pois o seu uso tornou a pasta mais fluída e com melhor
trabalhabilidade, diminuindo assim o aparecimento de poros e imperfeições. De modo geral, o
uso do superfluidificante apresentou melhores resultados nos parâmetros avaliados. / In this research it has been studied the effects of chemical admixtures in the cementation
process of radioactive wastes. These additives are used to improve the properties of waste
cementation process, both of the paste and of the solidified product. However there are a large
variety of these materials that are frequently changed or taken out of the market. Then it is
essential to know the commercially available materials and their effects. The tests were
carried out with a solution simulating the evaporator concentrate waste coming from PWR
nuclear reactors (Pressurized Water Reactor). It was cemented using two formulations, A and
C, incorporating higher or lower amount of waste, respectively. It was added chemical
admixtures from two different manufacturers (S and H), which were: accelerators, set
retarders and superplasticizers. The experiments were organized by a factorial design 23 to
quantify the effects of formulations, admixtures, their quantity and manufacturer in properties
of the paste and products. The measured parameters were: the viscosity, the setting time, the
paste and product density and the compressive strength. The superplasticizers provided the
best results of viscosity (workability), density and setting time. The accelerators showed the
highest values of compressive strength, at age of 28 days, and the lowest values of density. In
relation to the setting time, set retarders and accelerators would be recommended only for
specific cases. All results of compressive strength met the requirements of regulators, except
for the mixture with the lower amount of superplasticizers from the manufacturer S. The use
of superplasticizers allows the cementation systems of mixtures simpler and lower cost,
differently from the use of set retarders and accelerators which require particular mixing
systems. Presented paste more homogeneous and better quality products solidified. The
highest density values were obtained using Superfluidificante, since their use became more
fluid and the pastes with better workability, thereby reducing the appearance of pores and
imperfections. In general, the use of superfluidificante showed better results in all evaluated
parameters.
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Caracterização do combustível para reatores nucleares produtores de hidrogênio / Caracterização do combustível para reatores nucleares produtores de hidrogênio / Fuel characterization for hydrogen-producing nuclear reactors / Fuel characterization for hydrogen-producing nuclear reactorsKelly Cristina Martins Faêda 10 March 2011 (has links)
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Reatores nucleares de 4 geração do tipo HTGR (reatores de alta temperatura refrigerados a gás) apresentam vantagens em relação a um reator a água pressurizada, do tipo de Angra I e II, como maior eficiência térmica, possibilidade de atingir queimas do combustível dez vezes mais altas e de troca de combustível com o reator em marcha. Devido à alta temperatura do núcleo do reator, eles também são considerados para a produção de hidrogênio, além da produção de energia elétrica. A produção do hidrogênio significa a inserção em um novo mercado para as operadoras das centrais nucleares, com características diferentes do mercado de eletricidade. Esse fato requer um longo preparo das operadoras, porque a compatibilização desses dois mercados na operação das centrais nucleares certamente será uma tarefa complexa. No caso brasileiro, o fornecimento de hidrogênio para o refino do petróleo pode ser o nicho mais claro para a introdução dos reatores nucleares produtores de hidrogênio. No caso do processo de fabricação do combustível nuclear, as caracterizações são realizadas com o intuito de garantir a minimização dos efeitos danosos da queima e da temperatura, de tal forma a assegurar o confinamento dos produtos de fissão e manter o combustível funcionando durante o tempo de sua permanência no núcleo do reator. Contudo a questão metrológica não tem recebido atenção suficiente. Neste trabalho é apresentado o estado da arte do desenvolvimento relativo à produção de hidrogênio por reatores nucleares e uma abordagem para o caso do Brasil. Adicionalmente, foi feito um estudo das técnicas de caracterizações relacionadas com algumas das principais propriedades do combustível nuclear, que são as mais críticas para o seu desempenho. Foram feitos estudos visando à otimização de rotinas experimentais para determinação densidadade, porosidade aberta, difusividade térmica, condutividade térmica e calor específico de pastilhas de UO2. Os valores obtidos nas medições realizadas apresentaram diferenças em relação aos valores reportados na literatura. Uma causa para essa diferença pode ser devido à presença de uma fase com relação O/U maior que 2 nas amostras utilizadas. Embora a difração de raios X não tenha sido capaz de identificar outras fases nas amostras de UO2, a espectroscopia na região do infravermelho se mostrou bastante sensível à presença dessas fases. Sugere-se que esta técnica, devido à sua facilidade experimental, seja incluída nas rotinas de caracterização de UO2, de forma a completar as informações fornecidas pela termogravimetria e a difração de raios X. / HTGR nuclear reactors of the 4th generation have advantages in relation to a pressurized water reactor, like Angra I and II, as higher thermal efficiency, ability to reach burnups ten times higher, and fuel reloading with the reactor running at full power. Due to the high temperature of the reactor core, they are also considered for the production of hydrogen, besides electricity. This work presents a review of the state of the art of developments related to hydrogen production by nuclear reactors and an approach to the case of Brazil. The hydrogen production means the insertion into a new market for nuclear power plants operators with different characteristics from the electricity market. This fact requires a lengthy preparation of the operators, because the convergence of these two markets in the operation of nuclear plants will certainly be a complex task. In Brazil, the supply of hydrogen for oil refining may be the clearest target for the introduction of hydrogen-producing nuclear reactors. In the case of the manufacturing process of nuclear fuel, the characterizations are performed in order to ensure the minimization of the harmful effects of burnups and temperature, so as to ensure the containment of fission products and keep the fuel working during the time of its operation in the reactor core. However, the metrological issues have not received enough attention. In this work characterizations were discussed related to the thermophysical properties of fuel, which are most critical to fuel performance. Studies were conducted focusing on the optimization of experimental procedures. Methodologies are presented to measure the thermal diffusivity, thermal conductivity and specific heat of UO2. The values obtained in the measurements showed significant differences from the oves reported in the literature. One cause for this difference may be due to the presence of a phase with a O / U relation greater than two in the UO2 samples used. Although the X-ray diffraction has not been able to identify other phases in the samples beside UO2, the infrared spectroscopy was very sensitive to the presence of these phases. It is suggested that this technique, because of their experimental facility, is included in the routine characterization of UO2, in order to supplement the information provided by thermogravimetry and X-ray diffraction.
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Desenvolvimento dos Processos de Cominuição, Passivação e Investigação da Cinética de Hidretação Massiva da Liga U-4Zr-2Nb Pelo Processo de Hidretação-DesidretaçãoBruno Moreira de Aguiar 22 February 2008 (has links)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho foram realizadas a cominuição e passivação da liga metálica U-4Zr-2Nb pelo processo de hidretação-desidretação, bem como o estudo da sua cinética. A obtenção deste material pulverizado através das técnicas da metalurgia do pó é uma etapa necessária e chave na fabricação da pastilha, que será empregada na laminação da placa combustível. Foi escolhida a liga com composição U-4Zr-2Nb devido à sua elevada densidade e baixo teor de elementos de liga, além de suas pequenas seções de choque para nêutrons térmicos. Previamente, foi projetado e construído o equipamento tipo Sievert volumétrico para a cominuição da liga metálica de urânio pelo processo de hidretação-desidretação, operacionalizando-o no modo automático, através da aquisição de dados por intermédio de softwares também desenvolvidos neste trabalho. Juntamente com o desenvolvimento deste equipamento, outro software foi desenvolvido para calcular a cinética de hidretração e a porcentagem hidretada. A seguir, com a utilização deste equipamento, amostras da liga U-4Zr-2Nb foram tratadas termicamente, hidretadas, passivadas, moídas e desidretadas. O processo de cominuição desenvolvido foi realizado nas condições de temperaturas de hidretação variando entre 108C e 295C e a pressão variando entre 2,0 bar e 1,5 bar. Todas as amostras foram hidretadas por completo, independentemente da temperatura de processamento. O tempo de hidretação variou entre 550 a 16176 segundos, de acordo com a temperatura utilizada, sendo mais rápido para temperaturas mais altas. Independentemente dos tratamentos térmicos feitos previamente nas amostras, todas apresentaram somente a fase α e, conseqüentemente, todas as hidretações realizadas foram massivas.
Foi desenvolvido também um processo de passivação dos pós obtidos, tendo-se conseguido amostras cominuídas estáveis, ou seja, não apresentaram reações pirofóricas quando expostas ao ar, nem uma excessiva oxidação das mesmas. Para isto, foi utilizada uma mistura de gases contendo 90% de argônio e 10% de oxigênio. Após a passivação, os hidretos foram moídos e passivados novamente para obtenção final do pó metálico. A granulometria final dos pós metálicos obtidos não depende dos tratamentos térmicos da amostra nem da temperatura de hidretação. As partículas maiores se revelaram um aglomerado de partículas menores e, portanto, foi utilizado um processo de moagem para desaglomeração parcial destas partículas, tendo-se obtidos partículas com tamanhos na faixa entre 11,2 e 22,4 μm. / In this work the comminution and passivation of U-4Zr-2Nb alloys by hydrading-dehydrading process was carried out and the kinetics of hydride formation was studied. The obtaining of the powdered material through the techniques of powder metallurgy is a key and necessary step in the manufacture of the pellet useful for providing the fabrication of the fuel plate. An alloy with composition U-4Zr-2Nb was chosen due to their high density and low alloying elements, in addition to its low thermal neutrons cross section. A volumetric Sievert equipment for comminuition of uranium alloys by the process of hydriding-dehydriding was designed and constructed. This equipment operates in an automatic mode through the data acquisition software also developed in this work. Along with the development of this equipment, other software was developed to calculate the kinetic of hydriding and the hydriding amount. Then, using this equipment, samples of the U-4Zr-2Nb alloy were heat treated, hydrided, passivated, milled and dehydrided. The developed comminution process was obtained in the temperature range of 108oC to 295oC and in the pressure range of 1.5 Bar to 2 Bar. All samples were completely hydrided, regardless of the hydriding temperature. The hydriding time ranged from 540 to 16176 seconds, according to the temperature used, being faster at higher temperature. Regardless of the previously heat treatments, all samples showed only the α phase and, consequently, all hydridings were massive performed.
It was also developed a passivation process of the obtained powder, and the powdered samples were stable, not pyrophoric and no kind of reaction was observed when exposed to air, without an excessive oxidation. In this case, it was used a gas mixture of 90% argon and 10% oxygen. After passivation, the hydride were milled and passivated again to obtain the metallic powder. The final size of the powdered metal did not depend on the heat treatment of the sample or on the hydriding temperature. The larger particles revealed to be an agglomerate of particles and therefore the milling process partially dismantle these agglomerates into primary particles. The particles size ranged from 11.2 up to 22.4 μm.
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Sistema de gestão integrada de dados para repositórios de rejeitos radioativos (SGI3R)Fábio Silva 22 June 2010 (has links)
Nenhuma / A implantação de um repositório para rejeitos radioativos é um projeto multidisciplinar que
demanda além de especialistas de diferentes áreas do conhecimento, a interação com
instituições públicas e privadas, dados e informações relacionadas com rejeitos radioativos,
geologia, tecnologia etc. Todas as atividades devem estar em conformidade com as normas,
requisitos e procedimentos, incluindo a legislação nacional e internacional. A manutenção dos
registros de inventário dos rejeitos é um requisito importante regulamentar e deverá estar
disponível até mesmo após o encerramento do repositório. O Centro de Desenvolvimento da
Tecnologia Nuclear CDTN está coordenando o projeto para a construção do repositório
nacional para o armazenamento dos rejeitos de baixo e médio nível de radiação. A fim de
consolidar todas as informações que serão provenientes deste projeto, está sendo
desenvolvido e implantado no CDTN um sistema Gerenciador de banco de dados, chamado
de Sistema de Gestão Integrada de dados para Repositórios de Rejeitos Radioativos (SGI3R),
que também vai gerenciar todos os dados de trabalhos anteriores realizados no Brasil e em
todo o mundo sobre este assunto. A proposta é criar uma estrutura de módulos, tendo como
base oito módulos: inventário, seleção de sites, tipos de repositório, tecnologia, parceiros,
legislação, comunicação e documentos. O SGI3R compreende a integração (inclusão,
atualização e exclusão), processamento de dados, padronização e consistência entre os
processos. O SGI3R dará apoio às etapas deste projeto, que permitirá a preservação de todas
as informações disponíveis, evitando a duplicação de esforços e custos adicionais,
melhorando, deste modo, o projeto de planejamento e execução. Adicionalmente o SGI3R
permitirá o acesso às informações para todas as partes interessadas. / The implantation of a repository for radioactive wastes is a multidisciplinary project that
demands in addition to specialists of different areas of knowledge, interaction with public and
private institutions, data and information related to radioactive wastes, geology, technology
etc. All the activities must be in accordance with norms, requirements and procedures,
including national and international legislation. The maintenance of the waste inventory
records is an important regulatory requirement and must be available even after the closure of
the repository. The Center of Nuclear Technology Development CDTN is coordinating
the Project for the construction of the national repository to store the low and intermediatelevel
wastes. In order to consolidate all information that will come from this Project, it is
being developed and implanted in CDTN a manager system of database, called Integrated
Management System of data for Radioactive Waste Repositories (SGI3R), which will also
manage all data from previous works carried out in Brazil and around the world about this
subject. The proposal is to build a structure of eight modules: Inventory, Site Selection, Types
of Repository, Documents, Technology, Partners, Legislation, and Communication, having
initially as base the first four ones. The SGI3R comprises the data processing (inclusion,
update and exclusion), integration, standardization, and consistency among the processes. The
SGI3R will give support to the stages of this Project, which will allow the preservation of all
the available information, preventing duplication of efforts and additional costs, improving, in
this way, the Project planning and execution. Additionally the SGI3R will make possible the
information access to all stakeholders.
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ESTUDO DA TRANSFORMAÇÃO DE FASES DAS LIGAS U-2,5Zr-7,5Nb E U-3Zr-9Nb TRATADAS TERMICAMENTE A 600 C E DA COMINUIÇÃO PELO PROCESSO DE HIDRETAÇÃO-DESIDRETAÇÃO / PHASE TRANSFORMATION STUDY OF THE U-2.5Zr-7.5Nb AND U-3Zr-9Nb ALLOYS ISOTHERMALLY TREATED AT 600 C AND OF THE COMMINUTION BY THE HYDRIDING-DEHYDRIGING PROCESSNatália Mattar Cantagalli 23 June 2010 (has links)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O combustível nuclear metálico tipo placa em dispersão é um combustível versátil que pode
ser projetado para ser utilizado tanto em reatores de testes quanto em reatores de potência. A
elevada densidade das ligas metálicas de urânio com elementos de transição, como, Zr, Nb,
Mo, etc, propicia o emprego deste combustível utilizando urânio com baixo teor de
enriquecimento, o que o torna mais seguro no sentido de conter a proliferação nuclear. Além
disso, as excelentes propriedades mecânicas e a grande resistência à corrosão das ligas
metálicas de U-Zr-Nb, tornam a escolha desta liga na forma de combustível tipo placa em um
desenvolvimento de grande atratividade devido às possibilidades de se alcançar um
combustível de alto desempenho.
Neste trabalho foram investigadas as transformações de fases das ligas U-2,5Zr-7,5Nb e U-
3Zr-9Nb em diferentes condições de tratamentos térmicos, bem como foi desenvolvido o
processo de cominuição destas ligas pelo processo de hidretação-desidretação.
As transformações de fases foram obtidas realizando-se a homogeneização das ligas de U-
2,5Zr-7,5Nb e U-3Zr-9Nb em elevadas temperaturas (1000 oC, durante 1 e 16 h), seguido de
têmpera em água, bem como de envelhecimento a 600 oC em diferentes tempos (0,5, 3 e 24h),
também, seguido de têmpera em água. As fases obtidas foram caracterizadas por intermédio
das técnicas de difração de raios X, microdureza, microscopia ótica, microscopia eletrônica e
EDS. Nestas condições experimentais, foram obtidas duas microestruturas distintas. Uma
microestrutura monofásica constituída da fase gama () martensítica de cristalinidade cúbica
de corpo centrado. A outra com estrutura do tipo lamelar perlítica, constituída da mistura das
fases alfa e gama (α e ). A fase α tem cristalinidade ortorrômbica. Diferentemente da fase
gama martensítica de alta estabilidade mecânica e elevada resistência à corrosão, a estrutura
do tipo perlita não possui boas propriedades mecânicas e é pouco resistente à corrosão.
Os resultados da microdureza revelaram uma boa correlação entre dureza e a estrutura
cristalina da amostra. Observou-se que as ligas tratadas isotermicamente até 3 horas, as quais
são constituídas predominantemente pela fase  cúbica, apresentaram baixos valores de
dureza. Por outro lado, essas ligas tratadas isotermicamente por 24 horas transformaram-se majoritariamente em fase α com estrutura ortorrômbica e elevados valores de dureza. Isso
mostra que a estrutura do tipo perlita é mais dura do que a fase .
Os pós das ligas dúcteis de U-2,5Zr-7,5Nb e U-3Zr-9Nb foram obtidos pela cominuição das
mesmas com uso do hidrogênio. A cominuição realizada pelo processo de hidretaçãodesidretação
foi feita na temperatura de cerca de 200 oC, em diferentes tempos variando entre
20 minutos a 4 horas. Os pós assim obtidos foram caracterizados por intermédio de
microscopia ótica, difração de raios X e determinação da distribuição do tamanho de
partículas por meio do equipamento a laser CILAS. O processamento utilizado permitiu a
obtenção de pós com duas classes de tamanhos dependendo do tipo de tratamento. Os pós de
ambas as ligas envelhecidos a 600 oC durante 0,5 e 3 horas apresentaram pós com
granulometria de 180 a 200 m e, por outro lado, os pós de ambas as ligas envelhecidas a 600
oC durante 24 horas apresentaram pós com granulometria superior a 220 m.
Os pós de ambas as ligas homogeneizados a 1000 oC e envelhecidos até 3 horas a 600 oC com
granulometria na faixa de 180 a 200 μm são adequados para serem utilizados na dispersão do
cerne para a obtenção de combustível tipo placa para uso em reatores de teste e de potência de
pequeno e médio portes. / Plate-type dispersion metallic nuclear fuel is a versatile fuel that can be designed to be used in
both test and power reactors. The high density of uranium alloys with transition elements,
such as Zr, Nb, Mo, etc, allows the use of this fuel with low uranium enrichment, which
makes it safer in order to prevent nuclear proliferation. Furthermore, the excellent mechanical
properties and high corrosion resistance of U-Zr-Nb metallic alloys makes the choice of this
alloy as plate type fuel in a development of great attractiveness due to the possibilities of
achieving a high performance fuel.
In this study, it was investigated the phase transformations of the U-2.5Zr-7.5Nb and U-3Zr-
9Nb in distinct heat treatments, as well as it was developed the process of comminution of
these alloys by the hydriding-dehydriging process.
The phase transitions were obtained by performing the homogenization of the U-2.5Zr-7.5Nb
and U-3Zr-9Nb alloys at high temperatures (1000 oC for 1 and 16 h) followed by water
quenching, as well as by aging at 600 oC at different times (0.5, 3 and 24 h). The obtained
phase transitions were characterized through the X-ray diffraction, micro hardness, optical
microscopy, electron microscopy and EDS techniques. Under these experimental conditions,
it was obtained two different microstructures. A single phase microstructure consisting of the
martensitic  phase of body centered cubic crystallinity. The other one with the lamellar
pearlite type structure, consisting on a mixture of α and  phases. The α phase has
orthorhombic structure. Unlike of the high stability and good corrosion resistance martensitic
structure, the two phases pearlite type structure has poor mechanical properties and low
corrosion resistance.
The results of microhardness have revealed a good correlation between hardness and crystal
structure of the sample. It was observed that alloys isothermally treated up to three hours,
which are predominantly the  cubic phase showed lower hardness values. Moreover, these
alloys isothermally treated for 24 hours were processed mostly in α-phase with orthorhombic
structure and high hardness values. This shows that the pearlite type structure is harder than
the  phase. The powders from ductile U-2.5Zr-7.5Nb and U-3Zr-9Nb alloys were obtained by hydrogen
comminution. The comminution process carried out by hydriding-dehydriding was performed
at a temperature of about 200 oC, at different times ranging from 20 minutes to 4 hours
according to the composition and phase of each alloy. The obtained powders were
characterized by optical and electronic microscopy, X-ray diffraction and determination of
particle size distribution by means of laser CILAS equipment. The utilized process allowed
the production of powders with two particle size classes depending on the type of treatment.
The powders of both alloys aged at 600 oC for 0.5 and 3 hours presented powders with
particle sizes of about 180-200 μm, on the other hand, powders of both alloys aged at 600 oC
for 24 hours presented powders with particle sizes greater than about 220 μm.
The powders of both alloys homogenized at 1000 oC and aged up to 3 hours at 600 oC with
particle size in the range from 180 to 200 μm are suitable for use in the dispersion of the fuel
core to be utilized in test and power of small and medium sizes reactors.
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Modelagem geométrica computacional das etapas de prensagem e sinterização de pastilhas e de laminação de placas combustíveis em dispersão de microesferas de (Th,25%U) O2 em matriz de aço inoxidávelAldo Márcio Fonseca Lage 29 April 2005 (has links)
Nenhuma / Neste trabalho foi realizada a modelagem geométrica computacional das Cetapas de prensagem e sinterização da pastilha e da laminação da placa de combustível nuclear contendo microesferas de (Th,25%U)O2 dispersas em matriz de aço inoxidável com o objetivo de avaliar a distribuição destas microesferas nas diversas etapas do processamento. As regras de modelagem foram desenvolvidas baseadas nos parâmetros de cada etapa da fabricação da placa combustível. Para isto foram obtidas placas através
do processamento por laminação de molduras de chapas de aço inoxidável, contendo pastilha fabricadas com microesferas de (Th,25%U)O2 com carregamentos de 10, 20 e
40% em peso de combustível disperso em matriz de aço inoxidável. Os dados das placas com carregamentos de 30 e 50% foram obtidos por interpolação da curva. As microesferas, obtidas pelo processo sol-gel, foram previamente secas, reduzidas e sinterizadas a 1700oC, durante 2 horas, sob atmosferas de hidrogênio. As microesferas sinterizadas alcançaram uma densidade de cerca de 98% da densidade teórica, e possuem um diâmetro médio de cerca de 300 mm e uma elevada resistência à fratura, de
aproximadamente 40 N/microesfera. As regras implementadas neste modelo foram aplicadas nas coordenadas dos centros das esferas virtuais, que simulam as microesferas combustíveis de (Th,25%U)O2, obtendo-se novas coordenadas espaciais para cada uma delas nas etapas de prensagem e sinterização da pastilha e da laminação da placa combustível. Este modelo foi projetado com o uso de técnicas de análise de sistema estruturada, implementado utilizando a linguagem de programação Delphi e os resultados visualizados através do programa AutoCAD. Os resultados do modelo foram validados comparando-se as frações volumétricas experimentais em cada um dos carregamentos estudados com as frações simuladas. Este trabalho será de grande valia para o estudo do carregamento de microesferas na placa combustível, permitindo obter um combustível de elevado desempenho mecânico, térmico e neutrônico mesmo em mais alto carregamento. / The computational geometric modeling of the pressing, sintering and lamination stages for nuclear fuel plates composed by (Th,25%U)O2, microspheres dispersed into stainless steel matrix has been done in order to investigate the
microspheres distribution in the various processing stages. The modeling standards were based on the parameters related to each fuel plate manufacturing stage. Accordingly, the plates were obtained through lamination processing of stainless steel plate frames comprising (Th,25%U)O2 microspheres pellets dispersed into stainless steel powder
with loading of 10, 20 and 40% of microspheres dispersed into stainless steel matrix.
The data for plates with loading of 30 and 50% have been obtained by linear interpolation. The microspheres produced by the sol-gel method were previously reduced and sintered at 1700 0C during 2 hours at hydrogen atmosphere. These sintered microspheres have reached about 98% of the theoretical density, with a mean diameter of 300 mm and a high resistance to fracture, near to 40 N/microsphere. The implemented standards in this model were applied at the virtual spheres center coordinates, which simulate the (Th,25%U)O2 fuel microspheres, and generate the new spatial coordinates to each of them in the pressing, sintering and lamination stages. This model was developed using structured system analysis techniques and it has been implemented using the Delphi programming language. The results were displayed through the AutoCAD program and validated comparing the experimental volumetric fractions in each of the studied loading, with the simulated fractions. The results indicate that this work could be a powerful tool in the investigation of microspheres loading in the fuel plate, allowing the attainment of a high mechanical and neutronic performance fuel, even for higher level loading.
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