Made available in DSpace on 2014-10-09T12:45:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 07314.pdf: 4739953 bytes, checksum: a48b44f01cecc873bb2fc11c29573811 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:34:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:34:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:10:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:45:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 07314.pdf: 4739953 bytes, checksum: a48b44f01cecc873bb2fc11c29573811 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:34:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O IPEN-CNEN/SP desenvolveu e disponibilizou para produção rotineira a tecnologia de fabricação de elementos combustíveis tipo dispersão, para uso em reatores nucleares de pesquisas. O combustível fabricado no IPEN-CNEN/SP está limitado à concentração de urânio de 3,0gU/cm3, para dispersões a base de U3Si2-Al, e de 2,3gU/cm3, para dispersões a base de U3O8-Al. O aumento da concentração de urânio nas placas combustíveis possibilita aumentar a reatividade do núcleo do reator e a vida útil do combustível. É possível aumentar-se a concentração de urânio no combustível até o limite tecnológico de 4,8gU/cm3 para a dispersão U3Si2-Al, e de 3,2gU/cm3 para a dispersão U3O8-Al, as quais estão bem qualificadas ao redor do mundo. Este trabalho tem como objetivo desenvolver o processo de fabricação de ambos os combustíveis com alta concentração de urânio, redefinindo-se os procedimentos de fabricação atualmente adotados no Centro do Combustível Nuclear do IPEN-CNEN/SP. Com base nos resultados obtidos conclui-se que para atingir a concentração desejada devem ser feitas algumas alterações nos procedimentos já estabelecidos, tais como mudança no tamanho de partícula dos pós e mudança no processo de alimentação da matriz de compactação. Os estudos realizados mostraram que as placas combustíveis com alta concentração de urânio a base da dispersão U3Si2-Al com 4,8 gU/cm3 fabricadas atenderam às especificações vigentes. Contudo, apesar da subjetividade da análise, a aparência da microestrutura obtida no núcleo das placas combustíveis a base da dispersão U3O8-Al com 3,2 gU/cm3 não foi considerada satisfatória devido à aparência da distribuição de vazios. O novo procedimento de fabricação foi aplicado na produção de placas combustíveis de dispersão U3Si2-Al com 4,8 gU/cm3 com urânio enriquecido, as quais foram utilizadas na montagem do elemento combustível parcial IEA-228 para ser testado quanto ao desempenho sob irradiação no reator IEA-R1 do IPEN-CNEN/SP. Esses novos combustíveis têm potencial para serem utilizados no novo Reator Multipropósito Brasileiro RMB. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:34:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:10:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O IPEN/CNEN-SP fabrica combustíveis para uso no seu reator nuclear de pesquisas, o IEA-R1. Para qualificar os seus combustíveis tem que comprovar o bom desempenho destes sob irradiação. Como o Brasil não possui reator nuclear de pesquisa com altos fluxos de nêutrons ou células quentes apropriadas para a realização de exames pós-irradiação de combustíveis nucleares, o IPEN/CNEN-SP conduziu um programa de qualificação operacional de elementos combustíveis empregando compostos de urânio já internacionalmente testados sob irradiação e qualificados para uso em reatores de pesquisas, obtendo experiência nas etapas de desenvolvimento tecnológico de fabricação de placas combustíveis, irradiação e ensaios não destrutivos pós-irradiação. Foram fabricados e irradiados diretamente no núcleo do IEA-R1, com sucesso, elementos combustíveis contendo dispersões com baixas frações volumétricas de combustível. Entretanto, existem planos no IPEN/CNEN-SP para aumentar a densidade de urânio dos seus combustíveis. O objetivo deste trabalho de tese consistiu no estudo e proposição de aplicação de um conjunto de métodos não destrutivos para a qualificação dos combustíveis a dispersão de U3O8-Al e U3Si2-Al com alta densidade de urânio fabricados no IPEN/CNEN-SP. Para tanto, foram considerados os recursos de irradiação e a aplicação, na piscina do reator IEA-R1, de métodos não destrutivos disponíveis na Instituição. A proposta consiste em especificar, fabricar e irradiar miniplacas combustíveis, nas densidades máximas já qualificadas internacionalmente e efetuar acompanhamento das condições gerais das mesmas, ao longo do período de irradiação, por meio de métodos não destrutivos na piscina do reator. Além dos métodos de inspeção visual e de sipping já empregados na Instituição, foi concluída a infraestrutura para realização de ensaios dimensionais sub-aquáticos para a avaliação do inchamento das miniplacas combustíveis irradiadas. As análises dos resultados darão subsídios para avaliar e decidir a continuidade ou não das irradiações das miniplacas, até que sejam alcançadas as queimas estipuladas para os testes de irradiação no IEA-R1. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:27:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP / FAPESP:08/55686-6

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:27:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho foram desenvolvidos calculos neutrônicos, termo-hidráulicos e de segurança para avaliar a seguranca operacional de um dispositivo de irradiação a ser colocado no núcleo do reator IEA-R1 do IPEN-CNEN/SP. Este dispositivo de irradiação é utilizado para alojar miniplacas de combustvel do tipo dispers~ao de U3O8-Al e U3Si2-Al, com 19,75% em peso de 235U e densidades, respectivamente, de ate 3,2 gU/cm3 e 4,8 gU/cm3. Estas miniplacas serão irradiadas a queimas acima de 50% do 235U, de forma a qualificar este tipo de dispersão para utilização no Reator Multipropósito Brasileiro (RMB), em concepção. Para os calculos neutrônicos, foram utilizados os programas computacionais 2DB e CITATION. O programa FLOW foi utilizado para determinar o fluxo de refrigerante no irradiador, permitindo o cálculo das temperaturas máximas atingidas nas miniplacas de combustível com o programa MTRCR-IEA-R1. Um Acidente de Perda de Refrigerante (APR) foi analisado com os programas computacionais LOSS e TEMPLOCA, permitindo o cálculo das temperaturas nas miniplacas de combustível após o esvaziamento da piscina do reator. Os cálculos demonstraram que a irradiação deverá ocorrer sem consequências adversas no núcleo de reator IEA-R1. / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP / FAPESP:08/55686-6

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.