| Resumo: |
Este
estudo teve como meta principal fornecer subsídios para o
estabelecimento de uma estratégia de longo prazo na fabricação de
combustíveis nucleares metálicos à base de ligas γ-U(Zr, M’) – onde M’
= metal de transição ou terra-rara – para reatores nucleares de
potência do tipo PWR compactos. Neste sentido, o presente trabalho
investigou a estabilidade de fases dos sistemas ternários U-Zr-Mo e
U-Zr-Gd, variando as concentrações de zircônio ou molibdênio e zircônio
ou gadolínio, respectivamente. Para tal, ligas metálicas de
U1-X(Zr1-YM’Y)X – com X = 35 - 70 wt.% e Y = 3 – 13 wt.% - foram
fundidas em forno a arco e, na sequência, tratadas termicamente na
temperatura de 950oC, durante 15 h, em atmosfera de argônio. Ao fim de
cada tratamento térmico, as amostras tratadas foram resfriadas
rapidamente, em água à temperatura ambiente. Após cada etapa de
preparação, procedeu-se à caracterização das ligas por difração de
raios X, para identificação das fases cristalinas presentes, e por
microscopia ótica, para determinação da microestrutura resultante. As
ligas do sistema U-Zr-Gd também foram caracterizadas por espectroscopia
Mössbauer no 155Gd. Os resultados mostraram que as amostras
como-fundidas do sistema U-Zr-Mo solidificaram majoritariamente na fase
γ-U(Zr, Mo), com uma microestrutura bastante homogênea. A exceção ficou
por conta da amostra mais rica em urânio, que apresentou, além de
γ-U(Zr, Mo), uma precipitação da fase α-U(Zr, Mo). Verificou-se, ainda,
que os tratamentos térmicos seguidos de resfriamentos rápidos
promoveram a decomposição parcial da fase γ em δ e α, em quantidades
que dependem de X. Diferentemente para as ligas do sistema U-Zr-Gd, os
resultados mostraram que as amostras como-fundidas solidificaram
majoritariamente a fase δ-U(Zr, Gd)2. A amostra mais rica em urânio
revelou uma única estrutura cristalina, constituindo a primeira liga
monofásica até então conhecida do sistema ternário U-Zr-Gd.
Palavras chaves: Combustível Nuclear Metálico. Urânio metálico.
Metal de transição. Terra rara. Fusão a arco. Difração de Raios X.
Espectroscopia Mössbauer.
|
