Abstrato

Um nitreto de urânio dopado com cromo, níquel ou alumínio como combustível tolerante a acidentes

Aneta Herman e Christian Ekberg

O nitreto de urânio (UN) é um possível candidato a combustível tolerante a acidentes para reatores de água leve. Além das vantagens em alta densidade de metal e alta condutividade térmica, ele sofre de baixa estabilidade na água. Sugerimos explorar inclusões metálicas para aumentar sua estabilidade na água formando uma camada protetora. Um nitreto de urânio dopado com cromo (Cr 2,7% em peso), níquel (Ni 2,8% em peso) ou alumínio (Al 1,5% em peso) foi preparado por sol-gel interno e redução carbotérmica. Uma espectroscopia dispersiva de elétrons revelou uma distribuição homogênea de metais em todos os produtos sol-gel. A redução carbotérmica foi realizada na mistura N2+5%H2 a 1500°C por 6 horas. A difração de raios X confirmou a formação da fase UN nas amostras. Os pellets foram fabricados por sinterização em argônio a 1800°C por 6 horas. Durante a sinterização, a maioria do cromo evaporou de uma superfície, o níquel moveu-se em direção aos limites dos grãos e o alumínio formou um aglomerado na borda de um pellet. Finalmente, os pellets foram fervidos em água à pressão normal. Um pellet de referência de UN puro colapsou completamente após 2 horas de fervura. Os pellets dopados com níquel e alumínio desintegraram-se em alguns minutos. O pellet dopado com cromo não colapsou durante 5 horas de fervura. Isso indicou uma clara melhoria na resistência à corrosão do material à base de nitreto de urânio.