Fabricação de placas combustíveis U3Si2-Al

Abstract

Na fabricação de placas combustíveis de dispersão U3Si2-Al para reatores do tipo MTR, a laminação atua como agente de fragmentação das partículas de UU3Si2, alterando a granulometria do núcleo e gerando heterogeneidades microestruturais. Este trabalho, orientado às demandas de qualificação do combustível do Reator Multipropósito Brasileiro (RMB), estabelece limiares quantitativos que relacionam a fração inicial de finos (< 44 µm) ao comportamento microestrutural do núcleo ao longo do processo de laminação. Os resultados mostram que, mesmo na ausência de finos no compactado verde, a laminação após o último passe gera cerca de 56% em massa de partículas menores que 44 µm no núcleo. Três regimes microestruturais distintos foram identificados em função da fração inicial de finos: abaixo de 30%, os finos favorecem o empacotamento e atuam como lubrificante sólido, melhorando a homogeneidade do núcleo; entre 30% e 40%, configura-se uma faixa de transição com início do aparecimento de heterogeneidades na periferia do núcleo; acima de 40%, os defeitos são intensificados, gerando padrões periféricos de baixa densidade; acima de 60%, ocorre a expansão planar anômala. Esses limiares fornecem embasamento experimental para a revisão do valor adotado pelo IPEN, que limita a fração inicial de finos a 20%, e apontam a faixa de 2030% como janela operacional preferencial para o RMB, sem prejuízo da qualidade do núcleo laminado.