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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.85.2009.tde-23062009-165408
Documento
Autor
Nome completo
Lauro Roberto dos Santos
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2009
Orientador
Banca examinadora
Riella, Humberto Gracher (Presidente)
Bustillos, José Oscar Willian Vega
Durazzo, Michelangelo
Kniess, Claudia Terezinha
Lameiras, Fernando Soares
Título em português
Estudo do processamento do combustível UO2-7%Gd2O3 via mistura mecânica com reutilização de rejeitos do processo de fabricação e aditivo de densificação
Palavras-chave em português
aditivo de densificação
reutilização de rejeitos
Veneno queimável
Resumo em português
No ciclo do combustível nuclear as etapas de reprocessamento e estocagem do combustível queimado, seja ela de modo provisório ou definitivo, demandam um alto custo além de problemas ambientais. Uma estratégia para minorar estes problemas é adoção de medidas que diminuam a quantidade de rejeitos. A utilização de veneno queimável integrado a base de gadolínia é uma medida que contribui para esse objetivo. A função do veneno queimável é controlar a população de nêutrons no início da vida do reator ou no início do ciclo de queima de cada recarga do combustível, podendo prolongar o tempo de recarga do combustível, além de se poder operar o reator com maiores taxas de queima, otimizando com isso o uso do combustível. O processo de fabricação de pastilhas de veneno queimável integrado UO2-Gd2O3, gera rejeito que, na medida do possível, deve ser reaproveitado. A incorporação do Gd2O3 no UO2 exige a utilização de um aditivo para que a densidade especificada das pastilhas de combustível seja obtida. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento do processo de obtenção do veneno queimável integrado UO2 - 7%Gd2O3 com o auxílio do aditivo de densificação, hidróxido de alumínio (Al(OH)3) e reutilizando-se os rejeitos do processo de fabricação, via mistura mecânica. O teor de 7 % de Gd2O3 está fundamentado para a concepção do tipo de reator PWR como, por exemplo, Angra 2. Os resultados mostram que o aditivo (Al(OH)3) é muito eficiente para promover a densificação das pastilhas com reciclo de até 10 %, e que a 5 concentração de 0,20 % de (Al(OH)3) é o valor indicado em escala industrial, principalmente quando se reutiliza o rejeito na forma de U3O8 obtido da calcinação de pastilhas sinterizadas. Isto é particularmente interessante, pois é após as etapas de sinterização e retificação das pastilhas, que se tem a geração do maior volume de rejeito.
Título em inglês
UO 2 -7%Gd 2 O 3 FUEL PROCESS DEVELOPMENT BY MECHANICAL BLENDING WITH REPROCESSING OF WASTE PRODUCTS AND USAGE OF DENSIFICATION ADDITIVE
Palavras-chave em inglês
aditivo de densificação
reutilização de rejeitos
Veneno queimável
Resumo em inglês
In the nuclear fuel cycle, reprocessing and storage of "burned" fuels, either temporary or permanent, demand high investments and, in addition, can potentially generate environmental problems. A strategy to decrease these problems is to adopt measures to reduce the amount of waste generated. The usage of integrated burnable poison based on gadolinium is a measure that contributes to achieve this goal. The reason to use burnable poison is to control the neutron population in the reactor during the early life of the fresh reactor core or the beginning of each recharging fuel cycle, extending its cycle duration. Another advantage of using burnable poison is to be able to operate the reactor with higher burning rate, optimizing the usage of the fuel. The process of manufacturing UO2-Gd2O3 integrated burnable fuel poison generates waste that, as much as possible, needs to be recycled. Blending of Gd2O3 in UO2 powder requires the usage of a special additive to achieve the final fuel pellet specified density. The objective of this work is to develop the process of obtaining UO2 - 7% Gd2O3 integrated burnable poison using densification additives, aluminum hydroxide (Al(OH)3), and reprocessing manufacturing waste products by mechanical blending. The content of 7%- Gd2O3 is based on commercial PWR reactor fuels Type Angra 2. The results show that the usage of Al(OH)3 as an additive is a very effective choice that promotes the densification of fuel pellets with recycle up to 10%. Concentrations of 0,20 % of Al(OH)3 were found to be the indicated amount on an 7 industrial scale, specially when the recycled products come from U3O8 obtained by calcination of sintered pellets. This is particularly interesting because it is following the steps of sintering and rectifying of the pellets, which is generating the largest amounts of recycled material.
 
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Data de Publicação
2009-06-25
 
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