O presente trabalho apresenta uma avaliação e análise quanto aos aspectos neutrônicos e de desempenho de combustível para os potenciais candidatos a combustíveis tolerantes a falha (ATF). Na fase inicial do trabalho para o levantamento bibliográfico utilizou-se a metodologia baseada na técnica de maturidade tecnológica (TRL) para avaliar as diversas opções e tecnologias desses combustíveis. Esta fase inicial permitiu identificar nos desenvolvimentos dos combustíveis tolerantes a falha as principais lacunas e as atividades necessárias para a obtenção e utilização comercial em reatores de potência. As avaliações e as análises neutrônica e de desempenho do combustível dos principais candidatos à combustíveis tolerantes a falha foram realizadas por meio de simulações computacionais utilizando programas de desempenho do combustível (TRANSURANUS) e neutrônica (SERPENT). As atividades consistiram na avaliação e verificação de um projeto de núcleo de reator constituído de combustíveis tolerantes a falha (combustíveis: UO₂, U₃Si₂, UN, UO₂-BeO) e os revestimentos: ZIRLO, SiC, FeCrAl, AISI-348). Para tanto, foram obtidos e avaliados os principais parâmetros associados ao projeto do núcleo do reator. Além disso, o trabalho envolveu a avaliação de desempenho de um dos revestimentos (FeCrAl) do combustível tolerantes a falha mais promissores considerando as condições de operação normal e em cenário de acidente. Como conclusão preliminar das atividades desenvolvidas neste trabalho destaca-se a viabilidade neutrônica dos diferentes combustíveis ATF, no entanto em termos de desempenho do combustível nem todas as opções disponíveis ainda possuem grau de maturidade suficiente para aplicação na indústria nuclear em curto e médio prazo. Destaca-se que este trabalho aborda e busca contribuir com um tema bastante atual e relevante na comunidade nuclear, principalmente os grandes desafios envolvidos no desenvolvimento, fabricação e o licenciamento dos combustíveis tolerantes a falha junto aos órgãos regulatórios.

This work presents a neutronic and fuel performance assessment and analysis of potential candidates for accident tolerant fuels (ATF). In the initial phase of the work for the bibliographic survey, a methodology based on the Technology Readiness Level (TRL) was considered to evaluate the different existing options and technologies of accident tolerant fuel. This initial phase identified possible gaps and the necessary activities to develop accident tolerant fuels at the readiness level of commercial use in nuclear power reactors. The neutronic and fuel performance evaluations and analysis of the accident tolerant fuel candidates were performed by means of computer simulations using fuel performance (TRANSURANUS) and neutronics (SERPENT) codes. Those activities aimed to verify a design of reactor core design with accident tolerant fuels (fuels: UO₂, U₃Si₂, UN, UO₂-BeO and cladding: ZIRLO, SiC, FeCrAl, AISI-348) taking to account the main parameters related to the reactor core. In addition, this work addresses the fuel performance under normal operating conditions and under accident scenario for one of the most promising fuel cladding candidate (FeCrAl). As a preliminary conclusion of the activities developed in this work, the design of a reactor with different ATF fuels is feasible and viable, but from the fuel performance point of view, not all available options have a sufficient level of readiness for application in the nuclear industry in the short and medium term. It is noteworthy that this work addresses and seeks to contribute to a very current and relevant topic in the nuclear community, mainly the major challenges involved in the development, manufacture and licensing processes of accident tolerant fuels for regulatory bodies.