Made available in DSpace on 2014-10-09T12:40:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:08:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 02952.pdf: 7403188 bytes, checksum: e42815826fbb34c3f9e816b7ad625ab8 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:28:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:57:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Objetiva-se, com a pesquisa da liga U-Mo, a obtenção de material nuclear para confecção de elementos combustíveis de alta densidade de urânio para reatores de pesquisa de alto desempenho. A política internacional de não proliferação de armas nucleares limita o nível de enriquecimento para reatores de pesquisa em 20% U235. Ligas de U-Mo com 6-10 % peso de Mo podem levar a uma densidade de até 9 gU/cm3, no núcleo da placa combustível. As placas do elemento combustível MTR (Materials Testing Reactor), são fabricadas a partir de briquetes (U-Mo + pó Al) encapsulados em placas de Al, soldadas e laminadas. No entanto, a liga U-Mo é muito reativa na presença de Al. Os produtos dessa reação são indesejáveis, do ponto de vista nuclear, pois geram uma camada de interação química (IL) formada durante ciclagens térmicas e exposição a fissões nucleares. Como a IL tem baixa condutividade térmica, falhas estruturais no elemento combustível, em operação, podem ser causadas. O presente estudo oferece uma nova técnica de formação de pares de interdifusão que promove os contatos da liga U-Mo, na forma de tabletes, envolvidos em matriz de A1 (placas), selada por laminação. Criam-se, assim, condições ideais para a investigação da difusão, com reduzida possibilidade de oxidação nas interfaces de contato, simulando-se, ainda, as condições de laminação a quente no primeiro passe de redução, durante a fabricação da placa combustível MTR. Optou-se por trabalhar com um teor de Mo de 10% em peso na liga U-Mo, para se garantir uma maior formação da fase , uma vez que esse teor favorece uma maior estabilidade química dessa fase. A liga de Al utilizada como matriz dos pares de interdifusão foi a AA1050, por apresentar menores teores de impureza. Os pares de interdifusão U-10Mo/AA1050 foram tratados, termicamente, em duas faixas de temperaturas (1500C e 5500C) e em três tempos de aquecimento (5h, 40h e 80h), visando-se simular o processo de interdifusão e formação da camada de interação química. As análises da camada de interação U-10Mo/AA1050, feitas por MEV/EDS e por difração de Raios X, revelaram uma interdifusão de baixa evolução em Al (cerca de 8% atômico), na região U-Mo. Não houve a formação dos produtos típicos esperados, como (U,Mo)Alx=2,3,4. Associou-se esse fato, provavelmente, à presença do silício na liga AA1050 que, potencialmente, criou uma barreira de poucos micrômetros, impedindo o Al de se difundir de forma mais efetiva para o interior da liga U-10Mo. Sugeriu-se a possível formação de um produto intermetálico de Al com Si, U e Mo. Em especial, foi citada a possibilidade da ocorrência do intermetálico Al3.21 Si0.47, causando esse efeito de bloqueio. / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:44:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:57:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A incorporação do gadolínio diretamente no combustível de reatores nucleares para geração de eletricidade é importante para compensação da reatividade e para o ajuste da distribuição da densidade de potência, permitindo ciclos de queima mais longos, com intervalo de recarga de 18 meses, otimizando-se a utilização do combustível. A incorporação do Gd2O3 sob a forma de pó homogeneizado a seco diretamente com o pó de UO2 é o método comercialmente mais atraente devido à sua simplicidade . Contudo, este método de incorporação conduz a dificuldades na obtenção de corpos sinterizados com a densidade niínima especificada, devido a um bloqueio no processo de sinterização. Pouca informação existe na literatura específica sobre o possível mecanismo deste bloqueio, restrita principalmente à hipótese da formação de uma fase (U,Gd)O2 rica em gadolínio com baixa difusividade. Este trabalho tem como objetivo a investigação do mecanismo de bloqueio da sinterização neste sistema, contribuindo para o esclarecimento da causa deste bloqueio e na elaboração de possíveis soluções tecnológicas. Foi comprovado experimentalmente que o mecanismo responsável pelo bloqueio é baseado na formação de poros estáveis devido ao efeito Kirkendall, originados por ocasião da formação da solução sólida durante a etapa intermediária da sinterização, sendo difícil a sua eliminação posterior, nas etapas finais do processo de sinterização. Com base no conhecimento deste mecanismo, possíveis propostas são apresentadas na direção da solução tecnológica do problema de densificação característico do sistema UO2-Gd203. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:24:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 00782.pdf: 1670811 bytes, checksum: bd77b95f1c55b0ee73feddb77b4bba3a (MD5) / Tese (Doutoramento) / IEA/T / Instituto de Energia Atomica

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 2014-10-09T12:40:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:08:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 02952.pdf: 7403188 bytes, checksum: e42815826fbb34c3f9e816b7ad625ab8 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

M.Tech. (Chemical Engineering) / There are a number of processes for the production of biodiesel. Homogenous catalysed processes are the most popular in large scale production due to short reaction times and less extreme reaction conditions. Despite this, homogenous catalysts have a number of disadvantages which include: high probability of soap formation in the presence of water and free fatty acids; they cannot be re-used since some of the catalyst is consumed during the reaction and the separation of the remaining catalyst from the product is difficult. In contrast, heterogeneous catalysts offer simplified production and purification processes. However, their reaction rates are low due to mass transfer restrictions. This work looked at the unsupported and supported nano-MgO as solid catalyst for soybean oil transesterification reaction. More research is being undertaken to overcome these low reaction rate problems. Nano-MgO was used since it has been considered as a bridge between homogenous and heterogeneous catalysts. It was supported to enable easy separation from the reaction products.

Climate change has become a discussion topic of exponentially increasing urgency and importance amoung world leaders of all disciplines. These changes are brought about by the emission of so-called Greenhouse gases from various human activities. The primary cause of CO2 emissions is the burning of the Earth’s supply of nonrenewable natural fossil fuels like coal, oil and natural gas. The world first agreed on the prevention of “dangerous” climatic changes at the Earth Summit in 1992. The Kyoto Protocol of 1997 was the first step toward protection of the atmosphere and prescribes restrictions on emission pollutants. Since then the vehicle gas emissions are being controlled by means of different gas emissions norms, like the European Union Norm in Europe. The automotive manufacturers and suppliers are collectively working on reducing overall vehicle emissions. They are focusing on several different emission limiting possibilities, for example improved engine design, special fuel development and exhaust gas treatment systems. The exhaust gas treatment process requires continuous controlling and management of the exhaust gas emissions while driving a vehicle. Certain factors such as high emission temperatures have a negative influence on the life span of these systems. Their functionality and durability is also known to be reduced by the presence of chemical poisoning species like sulphur, phosphorus, zinc and calcium. The chemical poisoning species are produced during combustion of fuel and engine oil. They are therefore contained in the exhaust emissions and can poison the catalyst when passing over it. Phosphorous poisoning is particularly problematic and should be reduced considerably. This study involves the investigation of the phosphorous poisoning process and aims to provide clarity regarding the influences of different fuel and oil compositions on the severity of the process. Engine oil and biodiesel are two major sources of phosphorous poisoning. The phosphorus contained in biodiesel fuel is a natural component and can be minimized during the refining procedure. In contrast to others studies, the biodiesel fuel used during this project was SME (Soya Methyl Ester) with a 20% biodiesel content. This choice of fuel was made because of the increasingly important role that this type of biodiesel is playing in the European market and the future tendency to increase the percentage of biodiesel in the mixture with standard diesel fuel. The phosphorus contained in engine oil is a necessary additive to retain the antioxidant and anti-wear properties of the oil. This study examined the poisoning influences from the most commonly used phosphorus containing oil additive, Zinc Dithiophosphates (ZDDP), as well as a Zn-free, phosphorus containing anti-wear oil additive. This formulation provides information about the phosphorus poisoning process as caused by the engine oil in the absence of Zn in the oil additives. The results show how the phosphorus content in biodiesel fuel affects the functionality of the exhaust gas treatment systems and the importance of reducing the permitted content of phosphorus contained in the fuel. Reducing the phosphorus content in the fuel will conserve the functionality of the exhaust gas treatment systems during their operational life and thereby protect the environmental from emission pollutants. It also provides insight into the differences in the poisoning processes when the phosphorus deposited on the catalyst comes from biodiesel fuel and when it comes from the engine oil. Finally the results also illustrate the influence of different phosphorous forms contained in engine oil additives on the catalyst poisoning process. This information could be used for the development of new oil additive formulations.

Household air pollution (HAP) has been recognized as one of the lethal causes of millions of premature deaths every year, victimizing mainly children and women. Literature suggests that transition to modern cooking fuels such as electricity, biogas from the conventional ones, for instance, fuelwood, coal, can reduce HAP, thus minimize the likelihood of respiratory health problems among household members. This study explores whether cooking fuels has an impact on children's respiratory health in the context of Nigeria, and in particular, whether modern cooking fuels can be a solution to this problem. By using the children recode of the survey data collected by the Demographic and Health Survey (DHS) for the year 2018, this study finds support to the claim that modern cooking fuels can reduce the probability of Acute Respiratory Infections (ARI) symptoms among children aged below 5 years in Nigeria. This probability is also found contingent on the age, gender, and education of the household heads. However, with regards to individual fuel types, the result seems inconclusive in some instances, mostly due to a lack of observations. The policy implication is that to reduce ARI among children, households should be encouraged to adopt modern cooking fuels, and this should follow with increasing education and empowerment opportunities for women in the household.

A vehicle fuel’s life does not begin when that fuel is pumped into the tank or the battery is charged. Each kilowatt-hour of fuel that is used has a history traceable back to its original feedstock, be it crude oil, corn, solar energy, or others. In this thesis, a life cycle analysis is performed on E10, E85, B20, hydrogen, and electricity, with the well-to-pump fossil fuel energy use and greenhouse gas emissions compared. Results are presented in the form of either energy or mass per kilowatt of fuel at the plug or at the pump. An analysis of the economic viability of each fuel to the consumer is also demonstrated. E85 is found to have the best well-to-pump fossil fuel energy use at 722 Wh/kWh, while hydrogen demonstrates the best well-to-wheel greenhouse gas emissions with 123 g/km (CO2 equivalent) and electricity produces the lowest vehicle lifetime operating cost of $0.241/mile.