Microstructure changes in uranium and uranium/metal alloys due to radiation damage are of great interest in nuclear science and engineering. Titanium has attracted attention because of its similarity to Zr. It has been proposed for use in the second generation of fusion reactors due to its resistance to radiation-induced swelling. Aluminum can be regarded as a standard absorbing material or backing material for irradiation targets. Initial study of thin aluminum films irradiation by �������Cf fission fragments and alpha particles from source has been conducted in the Radiation Center, Oregon State University. Initial study of thin aluminum films irradiation by �������Cf fission fragments and alpha particles from source has been conducted in the Radiation Center, Oregon State University. Aluminum can be regarded as a standard absorbing material or backing material for irradiation targets. The AFM investigation of microstructure damages of thin aluminum surfaces revealed that the voids, dislocation loops and dislocation lines, formed in the thin aluminum films after bombardment by �������Cf fission fragments and alpha particles, depends on the irradiation dose. The void swelling and diameter and depth of voids increase linearly with the fluence of particles and dose; however, the areal density of voids decreased when formation of dislocation loops began. Study of deposition of uranium on titanium backing material by molecular plating and characterization of produced U/Ti film has been performed. The U/Ti film has smooth and uniform surfaces but the composition of the deposits is complex and does not include water molecules which probably involve the presence of U (VI). A possible structure for the deposits has been suggested. X-ray diffraction pattern of U/Ti films showed that The U/Ti film has an amorphous structure. Uranium films (0.500 mg/cm��) and stack of titanium foils (thickness 0.904 mg/cm��) were used to study the microstructural damage of the uranium film and its backing material. Irradiation of U/Ti film and Ti foils with 1 MeV/u (136 MeV) �������Xe�������� ions in was performed in the Positive Ion Injector (PII) unit at the Argonne Tandem Linear Accelerator System (ATLAS) Facility at Argonne National Laboratory, IL. Pre- and post- irradiation of samples was analyzed by X-ray diffraction, Scanning Electron Microscopy/Energy Dispersive Spectroscopy (SEM/EDS) and Atomic Force Microscopy (AFM). The irradiation of U/Ti films results in the formation of a crystalline U���O��� phase and polycrystalline Ti phase. Annealing of the thin uranium deposit on a titanium backing at 800��C in the air atmosphere condition for an hour produced a mixture of UO���, U���O���, Ti, TiO and TiO��� (rutile) phases; meanwhile, annealing at 800oC for an hour in the argon environment produced a mixture of ��-U���O���, Ti and TiO��� (rutile) phases. These phenomena indicate that the damage during irradiation was not due to foil heating. Microstructural damage of irradiated uranium film was dominated by void and bubble formation. The microstructure of irradiated titanium foils is characterized by hillocks, voids, polygonal ridge networks, dislocation lines and dislocation networks. Theory predicts that titanium undergoes an allotropic phase transformation at 882.5 ��C, changing from a closed-packed hexagonal crystal structure (��-phase) into a body-centered cubic crystal structure (��- phase). When the titanium foils were irradiated with 136MeV �������Xe�������� at beam intensity of 3 pnA corresponding to 966��C, it was expected that its structure can change from hexagonal-close packed (hcp) to body-centered cubic (bcc). However, in contrast to the theory, transformation from ��-Ti (hcp) phase to fcc-Ti phase was observed. This phenomenon indicates that during irradiation with high energy and elevated temperature, the fcc-Ti phase more stable than the hcp-Ti Phase. / Graduation date: 2012

Submitted by Marco Antonio Oliveira da Silva (maosilva@ipen.br) on 2016-12-22T11:28:11Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-12-22T11:28:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O rejeito radioativo como qualquer outro tipo de resíduo, precisa receber tratamento adequado. É necessário considerar suas características físico-químicas e radiológicas para a escolha da ação apropriada para o tratamento e a deposição final do rejeito. Muitas técnicas de tratamento utilizadas hoje são economicamente dispendiosas, inviabilizando muitas vezes o seu uso e impulsionando o estudo de outras técnicas de tratamento. Uma dessas técnicas é a biossorção, que demonstra alto potencial quando aplicada a rejeitos radioativos. Essa técnica utiliza materiais de origem biológica para a remoção de metais. Dos potenciais biossorventes encontrados, as macrófitas aquáticas apresentam-se vantajosas e possibilitam a remoção do urânio presente no rejeito radioativo líquido a baixo custo. O objetivo deste estudo foi avaliar a capacidade de biossorção das macrófitas aquáticas Pistia stratiotes, Limnobium laevigatum, Lemna sp e Azolla sp no tratamento dos rejeitos radioativos líquidos. Este trabalho foi dividido em duas etapas, uma de caracterização e preparação e outra de ensaios de biossorção, realizados com soluções de urânio e com rejeito real. As biomassas foram testadas na sua forma bruta e os ensaios de biossorção foram realizados em frascos de polipropileno contendo 10 mL de solução de urânio ou 10 mL de rejeito radioativo e 0,20 g de biomassa. O comportamento das biomassas foi avaliado por meio da cinética de sorção e modelos de isotermas. As maiores capacidades de sorção foram observadas com as macrófitas Lemna sp com 162,1 mg/g e para a Azolla sp com 161,8 mg/g. Os tempos de equilíbrio obtidos foram de 1 hora para a Lemna sp, e de 30 minutos para a Azolla sp. Com o rejeito real, a macrófita Azolla sp apresentou uma capacidade de sorção de 2,6 mg/g. Estes resultados sugerem que a Azolla sp possui maior capacidade de biossorção, sendo a mais indicada para estudos mais detalhados de tratamento de rejeitos radioativos líquidos. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Mery Piedad Zamudio Igami (mery@ipen.br) on 2017-03-10T16:45:35Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2017-03-10T16:45:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O presente estudo foi realizado para verificar a possibilidade de redução do núcleo do reator IEA-R1 do IPEN/CNEN-SP. Cálculos neutrônicos foram desenvolvidos para um conjunto de novas configurações para que, a posteriori, a análise termo-hidráulica e de segurança pudessem ser realizadas. As novas configurações analisadas são menores por diversos motivos, como obter uma melhor utilização do combustível, melhor distribuição dos fluxos de nêutrons, dentre outros. Para que se possa atingir tais configurações, a densidade de Urânio no combustível deve ser aumentada. Neste estudo, combustíveis de U3Si2-Al com 4,8gU/cm3 foram testados e novos núcleos para o reator IEA-R1 foram propostos e discutidos. A análise neutrônica não impõe restrições aos núcleos estudados. A análise termohidráulica mostrou que as margens de segurança e os perfis de temperatura ao longo das placas combustíveis não excedem os limites de projeto. Os coeficientes de temperatura obtidos para os novos núcleos, no caso isotérmico, são todos negativos, conforme desejado. A queima mostrou que núcleos supercompactos não apresentam excesso de reatividade suficiente para o funcionamento dos mesmo, ao se utilizar combustíveis com 4,8gU/cm3. Um APR (Acidente de Perda de Refrigerante) foi simulado para os núcleos remanescentes. A ruptura da fronteira do primário se mostrou o acidente mais crítico, devido ao curto tempo para o esvaziamento completo da piscina do reator. As temperaturas atingidas após o descobrimento foram calculadas e não excedem aquelas cujos valores propiciam empolamento nas placas combustíveis (475 °! a 550 °!), uma vez que se obedeça os tempos de esvaziamento seguro da piscina para as novas configurações. / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear ) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP / FAPESP: 11/17090-7