Efeito da adição de silício na reação AI/U7Mo em dispersões combustíveis à base de UMo-AI

Abstract

No contexto do programa de redução do enriquecimento de urânio em reatores nucleares de pesquisa, combustíveis com alta densidade de urânio tem sido considerados e estudados, incluindo-se as dispersões à base de UMo-Al, alternativa próxima de ser implantada comercialmente. No entanto, a reação entre as partículas de UMo e a matriz de alumínio tem que ser controlada, em prol da estabilidade do combustível sob as condições de fabricação e operação. A adição de Si à matriz de Al sobre a reação entre as partículas de UMo e a matriz é uma das soluções possíveis apontadas na literatura para melhorar o desempenho sob irradiação desse tipo de combustível. Foram estudadas duas formas de incorporação de Si à matriz: mistura mecânica simples dos pós de Al e Si e a comoagem de alta energia de ambos os pós. Avaliou-se também o efeito da concentração de Si na matriz de Al. Por meio de análise térmica diferencial foi demonstrado que a incorporação de Si via comoagem diminuiu sensivelmente a reação do Al com o UMo, sendo comparável com o comportamento da dispersão de U3Si2 em Al, adotada como padrão, por ser um combustível já qualificado internacionalmente. O efeito da incorporação via mistura mecânica foi bem menor. Foi verificado também que maiores teores de silício são mais eficientes para o controle da reação. Os melhores resultados da comoagem foram atribuídos à superior homogeneidade da distribuição de Si na matriz de Al.