Abstract: Os tubos de Geradores de Vapor em Reatores Nucleares do tipo PWR são submetidos a diferentes níveis de tensões e carregamento em altas temperaturas, reduzindo sua vida útil devido o surgimento de defeitos e corrosão. A inspeção por Correntes Parasitas é um ensaio não destrutivo usado para diagnosticar defeitos de corrosão e descontinuidades na superfície externa e interna em tubos de trocadores de calor. Esses tubos estão sujeitos a danos por diferentes mecanismos de degradação mecânica e química, tais como trincas por fadiga e corrosão sob tensão. Os sinais de inspeção por Correntes Parasitas são afetados por diferentes ruídos dificultando sua análise pelo inspetor. Esse trabalho apresenta os resultados da análise dos sinais de Correntes Parasitas usando a Transformada de Hilbert-Huang (THH) funcionando como filtro de ruídos (De-noising), como uma técnica alternativa de processamento e análise de sinais. A Transformada de Hilbert-Huang teve esse nome atribuído pela agência espacial norte-americana (NASA) para o resultado da reunião de dois processos, um método de decomposição empiricamente modal (Empirical Mode Decomposition EMD), seguido da análise espectral de Hilbert (Hilbert Spectral Analysis HSA). Os sinais de inspeção por correntes parasitas possuem características de transiente, não estacionário e não linear. A transformada de Hilbert-Huang aplicada neste trabalho forneceu dois recursos alternativos em processamento de sinais; o pré-processamento que funcionou como filtro de ruídos, e outro de análise de sinais, responsável pela identificação das características tempo-frequência-energia do sinal.

Palavras-Chave: nuclear power plants; steam generators; tubes; heat exchangers; corrosion fatigue; corrosive effects; surfaces; tracer techniques; eddy current testing; electromagnetic testing

FORMIGONI, ANDRE L. Análise de defeitos em tubos de geradores de vapor de usinas nucleares utilizando a transformada de Hilbert-Huang em sinais de inspeção por correntes parasitas. Orientador: Delvonei Alves de Andrade. 2012. 94 f. Dissertação (Mestrado) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2012.tde-24082012-134522. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/10135. Acesso em: $DATA.

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Abstract: A etapa de usinagem para fabricação de tubos e tampões (end caps) de Zircaloy-4 (Zr-4) utilizados em reatores nucleares à água pressurizada (reatores PWRs) geram grandes quantidades de rejeitos deste material. Devido ao alto custo do Zr-4 faz-se necessário sua reciclagem, que representa uma grande economia para a política Nuclear Brasileira e também evita seu descarte para o meio ambiente. Neste trabalho, os rejeitos da usinagem do Zr-4 foram aquecidos em atmosfera de hidrogênio (923 K), sendo o pó resultante desta etapa, peneirado em malha 200 e 325 mesh (<75 e <45 μm). Nesta etapa, foram retirados os materiais que não absorvem hidrogênio proveniente da usinagem, diminuindo a contaminação final por Fe da liga Zr-4. A moagem foi realizada em moinho de alta energia, utilizando pote e esferas de zircônia para diminuir a contaminação do pó. Os experimentos foram realizados em diferentes tempos de moagem (0 a 120 min). A amostra foi prensada a 200 MPa (prensagem isostática) e sinterizada a 1423 K por 10 h. A microestrutura foi analisada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e foi determinada a microdureza Vickers. Os resultados mostraram que após 60 min de moagem o tamanho médio das partículas foi de 2,4 μm. a microdureza Vickers após sinterização foi de 425 HV e tamanho médio de grão em torno de 50 μm. As amostras apresentaram valores de densidade hidrostática de 99% em relação à teórica, e a microestrutura apresentou morfologia típica do Zr-4 da fase α e grãos equiaxiais. Para redução de áreas de armazenamento dos cavacos obteve-se uma redução de 27 vezes no volume ocupado após hidretação, cominuição e prensagem. Foi possível usinar os tampões a partir das amostras com menor medida de microdureza.

Palavras-Chave: powder metallurgy; zircaloy 4; tubes; capsules; sample preparation; elements; pwr type reactors; environmental policy; contamination; microstructure; microhardness; vickers hardness; indentation testing; hardness; sintering; materials testing; hydrostatics; power density; materials processing reactors; materials recovery; waste processing; scanning electron microscopy

CAVALHEIRA, ELTON D. Caracterização mecânica e microestrutural do zircaloy-4 obtido por HD e metalurgia do pó. Orientador: Hidetoshi Takiishi. 2019. 74 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2019.tde-18112019-111622. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/30491. Acesso em: $DATA.

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Abstract: As ligas de alumínio hipereutéticas fundidas por centrifugação apresentam a possibilidade de obtenção de um gradiente funcional de propriedades no material (Functionally Graded Material - FGM). Na fundição por centrifugação, os compostos menos densos tenderão a se concentrar no diâmetro interno de um tubo centrifugado. Como a massa específica do silício e do Mg2Si são menores do que a do alumínio, as partículas dessas fases tendem a concentrar-se na parede interna de tubos centrifugados. Em função disto, este estudo tem como objetivo dar uma contribuição ao entendimento dos mecanismos de migração das partículas de silício e de Mg2Si numa liga de alumínio hipereutética com 19% de silício e com adições de cobre e magnésio fundidas por centrifugação. Diante disto, foram obtidos tubos da liga Al-19%Si com adições de até 5% de cobre e 5% de magnésio por meio da fundição centrífuga numa rotação de 1700 rpm. A caracterização microestrutural em diversas regiões dos tubos centrifugados foi feita utilizando-se a microscopia óptica e eletrônica de varredura com sistema de análise de imagens. A fração das fases presentes e a dureza Vickers foram determinadas ao longo da parede do tubo em diversas posições de vazamento. A fundição centrífuga promove a segregação de partículas de silício primário e de Mg2Si, com massas específicas menores para a parede interna do tubo. Esta segregação é mais acentuada na região final de vazamento devido ao maior tempo de centrifugação até a solidificação. Uma retenção de partículas junto à parede externa do tubo ocorre em decorrência da mais elevada taxa de resfriamento da liga fundida em contato com a parede do molde mais frio. Esta retenção também foi maior na região do tubo de início de vazamento em relação à de final de vazamento. A adição de cobre intensificou a migração das partículas devido ao aumento da densidade do líquido. O aumento do teor de cobre na liga também inibiu a presença de dendritas de alumínio primário que ocorrem em grandes quantidades nas regiões centrais das paredes dos tubos centrifugados. O perfil de dureza ao longo da parede do tubo indicou um aumento de dureza relacionado diretamente à quantidade de partículas de silício (&beta;) e Mg2Si.

Palavras-Chave: aluminium alloys; silicon alloys; copper additions; magnesium additions; centrifugal fast analyzers; casting; hardness; tubes; walls

CONTATORI, CHESTER. Efeitos do cobre e do magnésio na microestrutura da liga Al-19%Si fundida por centrifugação. Orientador: Antonio Augusto Couto. 2017. 195 f. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2018.tde-29012018-143638. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/28481. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Os aços inoxidáveis têm um amplo campo de aplicação, por ter alta resistência mecânica e à corrosão quando trabalha em temperaturas elevadas. Uma aplicação recorrente é em reatores nucleares, podendo ser utilizado no vaso de pressão e nas estruturas de contenção do reator. O aço inoxidável austenítico foi muito utilizado no núcleo de reatores para revestimento do combustível nuclear. No entanto, foi substituído por uma liga de zircônio denominada zircaloy, em consequência da menor absorção de nêutrons térmicos desta liga. Após o acidente de Three Miles Island o aço inoxidável voltou a ser usado para esta aplicação. Para atenuar a corrosão intergranular, muito característica em aços inoxidáveis austeníticos, utiliza-se elementos estabilizantes como o nióbio. O aço inoxidável AISI 348 é estabilizado com nióbio. Neste trabalho, estudou a soldagem de tubos de AISI 348 e tampões de mesmo material soldados pelo processo GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) sob diversas condições, procurando-se obter penetração de soldagem de 110 % da espessura do tubo e reforço do cordão de solda inferior a 0,15 mm. As amostras soldadas foram submetidas à caracterização microestrutural com microscopia ótica e microscopia eletrônica, utilizando também a técnica EDS (Espectroscopia de Energia Dispersiva). Foram realizados ensaios mecânicos de tração, fadiga, microdureza Vickers e arrebentamento, como também verificado a susceptibilidade à corrosão intergranular. O cordão de solda passou por ensaios não destrutivos de inspeção visual, dimensional, líquido penetrante, raios X e ensaio de estanqueidade por fuga de gás hélio. A microdureza não apresentou diferenças nas regiões da solda, não sendo possível identificar claramente a zona afetada pelo calor. O arrebentamento ocorreu a uma distância acima de 30 mm do cordão de solda, sendo o resultado considerado aprovado. No ensaio de tração, a ruptura ocorreu no cordão de solda e no metal de base tubo, o local da ruptura dependeu do afastamento lateral do eletrodo em relação à junta soldada. O ensaio de fadiga com corrente de 40 A obteve número de ciclos de 2,14 x 105. Este valor é 50% maior no tempo de vida comparado com amostra de 30 A. No ensaio de corrosão intergranular, as amostras que foram submetidas não apresentaram sensitização no contorno de grão. A análise por EDS identificou áreas com carbonetos oriundos do processo de fabricação do tubo.

Palavras-Chave: reactors; fuel rods; pellets; tubes; welded joints; stainless steels; austenitic steels; gas tungsten-arc welding; mechanical properties; microstructure

REZENDE, RENATO P. Soldagem de juntas tubulares de aço inoxidável austenítico AISI 348 para varetas combustíveis em reatores nucleares. Orientador: Mauricio David Martins das Neves. 2015. 117 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2015.tde-24072015-160216. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/23883. Acesso em: $DATA.

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