Abstract: Após o acidente nuclear de Fukushima em 2011, a comunidade científica intensificou as pesquisas para desenvolver combustíveis com tecnologia avançada. Nesse contexto, ligas à base de ferro surgiram como uma boa alternativa para ligas à base de zircônio. Para que a substituição do material do revestimento seja possível, são necessários estudos relacionados a suas propriedades mecânicas. Dessa forma, o presente trabalho realizou avaliações mecânico-estruturais a partir das propriedades mecânicas do aço inoxidável AISI 348, especificamente sob condições do ensaio de arrebentamento. Os ensaios de arrebentamento foram projetados para o intervalo de temperatura de 32°C a 450°. Em seguida, um modelo computacional foi criado baseado no corpo de prova do ensaio experimental. A simulação numérica foi realizada considerando as propriedades mecânicas do material específicas para o intervalo de temperatura de interesse. Os resultados numéricos foram comparados aos experimentais e o modelo foi validado. Como os aços inoxidáveis austeníticos possuem estabilidade estrutural para baixas e altas temperaturas, os resultados puderam ser extrapolados para temperaturas além daquelas fixadas no ensaio de arrebentamento. Após a validação do modelo computacional, foram realizadas simulações para temperaturas superiores a 450°C, e então foi obtida uma correlação entre a pressão de arrebentamento e a temperatura para o aço inoxidável AISI 348. A função encontrada pode então ser implementada em códigos de desempenho de combustível, como o FRAPTRAN e o TRANSURANUS, para que seja possível avaliar o comportamento de varetas de combustível com revestimento em aço inoxidável AISI 348 sob condições de acidente.

Palavras-Chave: stainless steel-348; fuel rods; coatings; fuel elements; fuel cycle; fuel integrity; safety standards; nuclear materials management; failed element detection; design-basis accidents; thermal conductivity; thermal analysis; finite element method; tensile properties; computerized simulation; executive codes

FARIA, DANILO P. Análise mecânico-estrutural de uma vareta de combustível de aço inoxidável sob condições de ensaio de arrebentamento. Orientador: Antonio Teixeira e Silva. 2020. 81 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-12032020-083247. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/30927. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Tecnécio-99m (99mTc), o produto de decaimento do molibdênio-99 (99Mo), é um dos radioisótopos mais utilizados na medicina nuclear, abrangendo cerca de 80% de todos os procedimentos de radiodiagnóstico médico pelo mundo. Atualmente o Brasil necessita de uma quantidade de aproximadamente 450 Ci de 99Mo por semana. Devido à crise e à escassez em seu fornecimento que vem sendo observada no cenário mundial desde 2008, o IPEN decidiu desenvolver um projeto próprio para produção de 99Mo através da fissão do urânio-235. O objetivo deste trabalho de dissertação foi desenvolver cálculos neutrônicos e temo-hidráulicos para avaliar a segurança operacional de um dispositivo para produção de 99Mo a ser irradiado no núcleo do reator IEA-R1. Neste dispositivo serão alojados dez alvos do tipo dispersão de UAlx-Al com baixo enriquecimento de urânio (LEU) e densidade de 2,889 gU/cm³. Para o cálculo neutrônico foram utilizados os programas computacionais HAMMER-TECHNION e CITATION e as temperaturas máximas atingidas nos alvos foram calculadas com o código MTRCR-IEAR1. Os cálculos demonstram que a irradiação do dispositivo deverá ocorrer sem consequências adversas à operação do reator. A quantidade total de 99Mo foi calculada com o programa SCALE e considerando que o tempo necessário para o processamento químico e recuperação do 99Mo será de cinco dias após a irradiação, teremos disponível para distribuição uma atividade de 99Mo de 176 Ci para 3 dias de irradiação, 236 Ci para 5 dias de irradiação e 272 Ci para 7 dias de irradiação dos alvos.

Palavras-Chave: iear-1 reactor; slightly enriched uranium; isotope production; molybdenum 99; neutrons; thermal hydraulics; thermal analysis; s codes

NISHIYAMA, PEDRO J.B. de O. Análises neutrônica e termo-hidráulica de um dispositivo para irradiação de alvos tipo LEU de UAlsub(x-)Al para produção de sup(99)Mo no reator IEA-R1. Orientador: Antonio Teixeira e Silva. 2012. 107 f. Dissertação (Mestrado) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2012.tde-07032013-093646. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/10158. Acesso em: $DATA.

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Abstract: O escoamento bifásico de gás-líquido é encontrado em muitos circuitos fechados que utilizam circulação natural para fins de resfriamento. O fenômeno da circulação natural é importante nos recentes projetos de centrais nucleares para a remoção de calor. O circuito de circulação natural (Circuito de Circulação Natural - CCN), instalado no Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, IPEN / CNEN, é um circuito experimento concebido para fornecer dados termo-hidráulicos relacionados com escoamento monofásico ou bifásico em condições de circulação natural. A estimativa de transferência de calor tem sido melhorada com base em modelos que requerem uma previsão precisa de transições de padrão de escoamento. Este trabalho apresenta testes experimentais desenvolvidos no CCN para a visualização dos fenômenos de instabilidade em ciclos de circulação natural básica e classificar os padrões de escoamento bifásico associados aos transientes e instabilidades estáticas de escoamento. As imagens são comparadas e agrupadas utilizando mapas auto-organizáveis de Kohonen (SOM), aplicados em diferentes características da imagem digital. Coeficientes da Transformada Discreta de Cossenos de Quadro Completo (FFDCT) foram utilizados como entrada para a tarefa de classificação, levando a bons resultados. Os protótipos de FFDCT obtidos podem ser associados a cada padrão de escoamento possibilitando uma melhor compreensão da instabilidade observada. Uma metodologia sistemática foi utilizada para verificar a robustez do método.

Palavras-Chave: liquefied natural gas; general circulation models; fluid flow; gases; cooling systems; thermal analysis; hydraulic control devices; image tubes; image intensifiers; image processing; algorithms; calculation methods; computer codes; data-flow processing

CASTRO, LEONARDO F. Aplicação de mapas auto-organizáveis na classificação de padrões de escoamento bifásico. Orientador: Roberto Navarro de Mesquita. 2016. 107 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2016.tde-27062016-131032. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/26617. Acesso em: $DATA.

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Abstract: O objetivo deste estudo foi a Y-TZP odontológica submetida ao envelhecimento hidrotérmico acelerado (EH). Especificamente: a) determinar a curva cinética de transformação de fase tetragonal para monoclínica; b) calcular a velocidade de crescimento da frente da camada transformada durante o EH; c) avaliar a relação entre a porcentagem de fase monoclínica e profundidade da transformação de fase com a resistência à flexão biaxial (FB); d) avaliar o efeito da associação do EH e fadiga na resistência à FB. Discos sinterizados (YZ- Vita YZ, LP-Lava Plus) foram submetidos ao EH a 120°C, 130°C e 150°C e analisados por difração de raios X (DRX). Uma amostra por grupo foi analisada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e tomografia de coerência óptica (OCT) para calcular a profundidade de transformação de fase e a velocidade da frente de transformação. Grupos de (YZ, LP e LA-Lava) foram submetidos ao EH (150°C) por (n=10): 0, 5, 25, 70 e 140 horas. Após o EH os grupos de YZ foram novamente divididos (n=10): com e sem ciclagem mecânica, todas as cerâmicas foram submetidas ao teste de flexão biaxial (ISO 6872) e análise de variância 1 fator (ANOVA) (α=0,05) para comparar os resultados. Os resultados de DRX indicam que a Y-TZP apresenta um comportamento sigmoidal de transformação de fase devido à limitação da profundidade de penetração dos raios X (~6,3 μm). As análises de MEV e OCT confirmaram o crescimento linear da frente de envelhecimento em função do tempo para todas as temperaturas. O ANOVA 1-fator demonstrou redução de 10-19% da resistência à FB após 140 horas de envelhecimento (150°C) para todas as cerâmicas, havendo correlação negativa entre profundidade da camada transformada e resistência à FB. Extrapolando os resultados de profundidade para 37°C foi calculado que a frente de transformação de fase levaria 1053 e 2104 anos para atingir a profundidade de 62,67μm e 85,55μm responsáveis pela diminuição da resistência mecânica da YZ e LP, respectivamente. A associação do EH com a ciclagem mecânica não apresentou efeitos deletérios para a YZ. O OCT foi validado como método preciso, fácil e rápido para avaliação da camada transformada e estudos de cinética.

Palavras-Chave: zirconium additions; yttrium oxides; polycrystals; hydrothermal systems; aging; ceramics; dentistry; biodegradation; evaluation; mechanical properties; tomography; x-ray diffraction; optical microscopy; scanning electron microscopy; microanalysis; thermal analysis

ARATA, ANELYSE. Degradação a baixa temperatura da Y-TZP odontológica: análise microestrutural e avaliação das propriedades mecânicas. Orientador: Dolores Ribeiro Ricci Lazar. 2016. 174 f. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear ) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2017.tde-23012017-085618. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/27129. Acesso em: $DATA.

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Abstract: O objetivo deste trabalho foi desenvolver matrizes epoxídicas e estudar os parâmetros de processo de cura para fabricação de compósitos poliméricos curados por feixe de elétrons. A fabricação de compósitos poliméricos estruturais pelo processo térmico necessita de um ciclo de cura de algumas horas e elevada temperatura, implicando num alto custo de produção. A tecnologia de cura por feixe de elétrons permite curar matrizes epoxídicas em poucos minutos à temperatura ambiente e proporcionar temperaturas de transição vítrea superiores às obtidas pelos sistemas curados pelo processo térmico. Neste trabalho foi utilizada uma resina epoxídica do tipo éter diglicidílico de bisfenol A (DGEBA) e o hexafluoroantimonato de diariliodônio como iniciador catiônico. O tempo do ciclo de cura do compósito polimérico obtido por feixe de elétrons foi de 40 minutos até completar uma dose total aproximada de 200kGy. O grau de cura e a temperatura de transição vítrea foram avaliados por técnicas de análise térmica. A temperatura de transição vítrea determinada por meio da técnica de termodinâmico-mecânica (DMTA) foi de 167ºC (tan ) e o grau cura de 96% obtido pela técnica de calorimetria exploratória diferencial (DSC). A mesma resina epoxídica curada pelo processo térmico por um período de 16 horas, com um endurecedor à base de anidrido, atingiu uma temperatura de transição vítrea de 125ºC (tan ).

Palavras-Chave: polymers; composite materials; electron beams; curing; epoxides; matrices; thermal analysis

NISHITSUJI, DELMO A. Desenvolvimento de matrizes epoxidicas e estudo dos parametros de cura por feixe de eletrons para a fabricacao de compositos polimericos. Orientador: Gerson Marinucci. 2008. 116 f. Dissertacao (Mestrado) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, Sao Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2008.tde-26082009-141134. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/11769. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Este trabalho consiste no desenvolvimento de um detector composto por um calorímetro com núcleo de água para dosimetria de feixes de 60Co e 137Cs com média intensidade. Além do calorímetro, foi também dimensionada a instrumentação, a metodologia de calibração e a medição de temperatura. O trabalho foi dividido em 4 etapas distintas: escolha do melhor projeto como base para desenvolvimento do calorímetro, dimensionamento de parâmetros e ajuste fino do projeto, construção e calibração. Durante o desenvolvimento deste trabalho foi construída uma Unidade de Tratamento de Água que permite a produção da água que o calorímetro emprega. Em seguida foi construído o calorímetro em sí com os conceitos das etapas anteriores. O equipamento foi testado tanto nas instalações da GMR quanto no CTR do IPEN, obtendo taxas de dose na água com fontes de 137Cs e 60Co com diversas atividades (3,3 TBq, 15,54 TBq e 7 TBq) e em algumas distâncias. Foram obtidas taxas de dose que variavam de 2 mGy/s até 15 mGy/s, dependendo do tipo de fonte e SDD escolhida. O projeto contou com simulações de códigos como MCNP5 e FLUENT 14 e foram essenciais na construção do equipamento. O objetivo deste trabalho foi aprimorar a infraestrutura do LCI, desenvolvendo um detector que deverá aumentar a gama dos serviços prestados pelo LCI com um tipo de medição dosimétrica ainda inexistente no país.

Palavras-Chave: calorimetric dosemeters; radiation detectors; resource development; calibration standards; gamma dosimetry; cobalt 60; cobalt isotopes; cerium 137; cesium isotopes; emissions tax; equivalent dose range; liquid wastes; thermal analysis; environmental policy

CINTRA, FELIPE B. de. Desenvolvimento de um calorímetro com núcleo de água e de uma unidade de tratamento de líquidos para dosimetria de radiação gama. Orientador: Linda Viola Ehlin Caldas. 2016. 115 f. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2017.tde-20092017-155553. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/28034. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Diante da necessidade de produzir uma vedação com maior vida útil frente as condições de descompressão explosiva de CO2 incorporou-se quantidades diferentes de MWCNT (multiwalled carbono nanotubes) curtos e longos (0,25 phr e 1 phr) e com graus de funcionalidade de grupos oxigenados variando entre 0% e 7,5% em elastômeros fluorados. A incorporação foi realizada utilizando-se o processo de mistura em cilindro aberto (Copê) e as mantas de borracha obtidas foram termoprensadas e submetidas a doses de irradiação de 5, 10 e 20 kGy em ar atmosférico. Analisaram-se os nanocompósitos e os MWCNT por análises térmicas, difrações de raios-X e micrografias. A partir dos nanocompósitos também foram confeccionados corpos de prova para ensaios mecânicos, análises dinâmico-mecânicas, ensaios de dessorção. Os resultados indicaram em geral aumento dos módulos a 100% e secante a 15% nas amostras com adição de 1 phr, mas pouca mudança da temperatura de transição vítrea foi observada, indicando pouca alteração da mobilidade das cadeias. As micrografias apontaram algumas extremidades de MWCNT soltas da matriz polimérica após o processo de preparação da amostra. Os resultados apontaram melhora na dessorção dos nanocompósitos após a incorporação dos MWCNT.

Palavras-Chave: carbon nanotubes; fluorinated aliphatic hydrocarbons; elastomers; organic polymers; chemical explosives; gas compressors; carbon dioxide; x-ray diffraction; thermal analysis

POZENATO, CRISTINA A. Efeitos da incorporação de nanotubos de carbono em elastômeros fluorados para auxílio em eventos de descompressão de CO2. Orientador: Ademar Benévolo Lugão. 2016. 121 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2018.tde-12092018-152418. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/29139. Acesso em: $DATA.

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