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Interdifusão de U e Zr entre o combustível nuclear e o revestimento

Nuclear fuel and cladding
O programa internacional VERDON-ISTP visa estudar e reduzir os riscos de emissões ambientais de produtos radioativos em caso de acidente nuclear grave. Vários testes, entre outros, consistem em aquecer pellets de combustível a uma temperatura muito alta para monitorar a liberação de produtos de fissão. Os dados experimentais sobre a microestrutura e a composição química do combustível nuclear sob atmosfera final (oxidante ou redutora) podem ser integrados em códigos de cenário para melhor predizer seu comportamento em caso de acidente.

A garantia de um ambiente seguro para manipular e analisar amostras radioativas e o fornecimento de informações composicionais de áreas submicrônicas com excelente precisão e exatidão fazem do EPMA blindado uma ferramenta imprescindível para caracterizar a distribuição e composição química de produtos de fissão nas diferentes fases.
Nesta série particular de testes, foi possível observar as interações que ocorrem entre o combustível nuclear e o material de revestimento. Como mostrado acima, sob condições de oxidação, a interdifusão de U e Zr ocorre na interface entre o combustível e o revestimento. Perfis quantitativos produzidos nesta área revelam uma distância de interdifusão de aproximadamente 70 µm.

O EPMA blindado também foi usado para analisar com precisão em uma zona fundida (U, Pu, Zr) o O2 que penetra na fenda de uma pellet sob atmosfera redutora e para investigar o impacto da atmosfera na especiação do produto de fissão (“inclusões brancas” compostas por Mo, Ru, Rh, Pd e Tc metálicos).

Dados do CEA Cadarache, França (CEA / DEN / DEC / SA3E)
Le Gall et al., Journal of Nuclear Materials 530 (2020) 151948
Le Gall et al., Journal of Nuclear Materials 531 (2020) 152015