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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:bdtd.cdtn.br:99 |
| Date | 22 February 2008 |
| Creators | Bruno Moreira de Aguiar |
| Contributors | Wilmar Barbosa Ferraz, Fernando Soares Lameiras, José Domingos Ardisson, Humberto Gracher Riella |
| Publisher | CNEN - Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear, Belo Horizonte, CTMA - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia das Radiações, Minerais e Materiais, CDTN, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do CDTN, instname:Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear, instacron:CDTN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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