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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.85.2011.tde-20122011-174050
Document
Author
Full name
José Eduardo Rosa da Silva
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2011
Supervisor
Committee
Silva, Antonio Teixeira e (President)
Alencar, Donizete Anderson de
Moreira, João Manoel Losada
Perrotta, José Augusto
Terremoto, Luis Antonio Albiac
Title in Portuguese
Aplicação de métodos não destrutivos para qualificação de combustíveis tipo dispersão de U308-Al e U3Si2-Al no reator IEA-R1
Keywords in Portuguese
combustíveis a dispersão
métodos não destrutivos
miniplaca combustível
qualificação do combustível
Reator de pesquisas IEA-R1
Abstract in Portuguese
O IPEN/CNEN-SP fabrica combustíveis para uso no seu reator nuclear de pesquisas, o IEA-R1. Para qualificar os seus combustíveis tem que comprovar o bom desempenho destes sob irradiação. Como o Brasil não possui reator nuclear de pesquisa com altos fluxos de nêutrons ou células quentes apropriadas para a realização de exames pós-irradiação de combustíveis nucleares, o IPEN/CNEN-SP conduziu um programa de qualificação operacional de elementos combustíveis empregando compostos de urânio já internacionalmente testados sob irradiação e qualificados para uso em reatores de pesquisas, obtendo experiência nas etapas de desenvolvimento tecnológico de fabricação de placas combustíveis, irradiação e ensaios não destrutivos pós-irradiação. Foram fabricados e irradiados diretamente no núcleo do IEA-R1, com sucesso, elementos combustíveis contendo dispersões com baixas frações volumétricas de combustível. Entretanto, existem planos no IPEN/CNEN-SP para aumentar a densidade de urânio dos seus combustíveis. O objetivo deste trabalho de tese consistiu no estudo e proposição de aplicação de um conjunto de métodos não destrutivos para a qualificação dos combustíveis a dispersão de U3O8-Al e U3Si2-Al com alta densidade de urânio fabricados no IPEN/CNEN-SP. Para tanto, foram considerados os recursos de irradiação e a aplicação, na piscina do reator IEA-R1, de métodos não destrutivos disponíveis na Instituição. A proposta consiste em especificar, fabricar e irradiar miniplacas combustíveis, nas densidades máximas já qualificadas internacionalmente e efetuar acompanhamento das condições gerais das mesmas, ao longo do período de irradiação, por meio de métodos não destrutivos na piscina do reator. Além dos métodos de inspeção visual e de sipping já empregados na Instituição, foi concluída a infraestrutura para realização de ensaios dimensionais sub-aquáticos para a avaliação do inchamento das miniplacas combustíveis irradiadas. As análises dos resultados darão subsídios para avaliar e decidir a continuidade ou não das irradiações das miniplacas, até que sejam alcançadas as queimas estipuladas para os testes de irradiação no IEA-R1.
Title in English
Application of non-destructive methods for qualification of the U3O8-Al and U3Si2-Al dispersion fuels in the IEA-R1 Reactor
Keywords in English
dispersion fuels
fuel miniplate
fuel qualification
IEA-R1 research reactor
non-destructive methods
Abstract in English
IPEN/CNEN-SP manufactures fuels to be used in its nuclear research reactor the IEA-R1. To qualify those fuels, it is necessary to check if they have a good performance under irradiation. As Brazil doesnt have nuclear research reactors with high neutron fluxes, or suitable hot cells for carrying out post-irradiation examination of nuclear fuels, IPEN/CNEN-SP has conducted a fuel qualification program based on the use of uranium compounds, internationally tested and qualified to be used in research reactors, and has gotten experience in the technological development stages for the manufacturing of fuel plates, irradiation and non-destructive post-irradiation testing. Fuel elements containing low volume fractions of fuel in the dispersion were manufactured and irradiated successfully directly in the core of the IEA-R1. However, there are plans to increase the uranium density of these fuels. The objective of this thesis work was to study and to propose a set of non-destructive methods to qualify the dispersions fuels U3O8-Al e U3Si2-Al with high uranium density produced at IPEN/CNEN-SP. For that, the irradiation resources in the IEA-R1, and the application of non-destructive methods in the reactor pool available in the Institution were considered. The proposal is to specify, manufacture and irradiate fuel miniplates in IEA-R1 at the maximum densities, qualified internationally, and to monitor their general conditions during the period of irradiation, using non-destructive methods in the reactor pool. In addition to the non-destructives visual inspection and sipping methods, already used at the Institution, the infrastructure for dimensional sub-aquatic testing to evaluate the swelling of irradiated fuel miniplates was completed. The analyses of the results will provide means to assess and decide whether or not to continue with the irradiation of miniplates, until the desired burnup for the irradiation tests at IEA-R1 are reached.
 
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Publishing Date
2012-01-30
 
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