Análise de hidrogênio e estudo da formação de hidretos em liga zircaloy-4 para aplicações nucleares
| Ano de defesa: | 2024 |
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| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/85/85134/tde-10102025-124753/ |
Resumo: | A demanda energética no Brasil vem aumentando nos últimos anos e, com a crise hídrica que o país vem enfrentando a energia nuclear se faz cada vez mais necessária não apenas no Brasil, como no mundo. No Brasil, emprega-se reatores nucleares à água pressurizada, que possuem vários componentes produzidos pela liga de zircônio denominada zircaloy-4, uma liga que possui diversas características que permitem sua utilização em aplicações nucleares, englobando o encamisamento do combustível nuclear. Entretanto, a liga apresenta uma alta permeação, ou seja, difusão de hidrogênio gasoso quando entra em contato com água em altas temperaturas. Essa absorção de hidrogênio pode levar a liga à fratura, causando o contato do líquido refrigerante presente no vaso de pressão com o combustível nuclear contaminando a água e propiciando acidentes. As análises realizadas, constatam que a hidretação em água à pressão de 150atm, e temperatura de 380ºC, não causa a difusão do hidrogênio, é necessário uma temperatura de no mínimo 400ºC. Para a hidretação via forno tubular com pressão de 150kPa de hidrogênio gasoso com temperatura máxima atingida de 700ºC, se faz necessário um tempo de 150min, já que com o tempo de 75 min, a microscopia mostra pequenas fissuras causadas pelo hidrogênio mas a difração de raio-X não apresenta a fase do hidreto de zircônio. |
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Análise de hidrogênio e estudo da formação de hidretos em liga zircaloy-4 para aplicações nuclearesHydrogen analysis and study of hydride formation in zircaloy-4 alloy for nuclear applicationsaplicações nucleareshidretoshydrogenPWRzircaloy-4zircaloy-4zirconiumA demanda energética no Brasil vem aumentando nos últimos anos e, com a crise hídrica que o país vem enfrentando a energia nuclear se faz cada vez mais necessária não apenas no Brasil, como no mundo. No Brasil, emprega-se reatores nucleares à água pressurizada, que possuem vários componentes produzidos pela liga de zircônio denominada zircaloy-4, uma liga que possui diversas características que permitem sua utilização em aplicações nucleares, englobando o encamisamento do combustível nuclear. Entretanto, a liga apresenta uma alta permeação, ou seja, difusão de hidrogênio gasoso quando entra em contato com água em altas temperaturas. Essa absorção de hidrogênio pode levar a liga à fratura, causando o contato do líquido refrigerante presente no vaso de pressão com o combustível nuclear contaminando a água e propiciando acidentes. As análises realizadas, constatam que a hidretação em água à pressão de 150atm, e temperatura de 380ºC, não causa a difusão do hidrogênio, é necessário uma temperatura de no mínimo 400ºC. Para a hidretação via forno tubular com pressão de 150kPa de hidrogênio gasoso com temperatura máxima atingida de 700ºC, se faz necessário um tempo de 150min, já que com o tempo de 75 min, a microscopia mostra pequenas fissuras causadas pelo hidrogênio mas a difração de raio-X não apresenta a fase do hidreto de zircônio.Energy demand in Brazil has been increasing in recent years and, with the water crisis that the country has been facing, nuclear energy is becoming increasingly necessary not only in Brazil, but throughout the world. In Brazil, pressurized water nuclear reactors are used, which have several components produced from the zirconium alloy called zircaloy-4, an alloy that has several characteristics that qualify it for nuclear applications, including the jacketing of nuclear fuel. However, the alloy presents a high permeation of hydrogen gas when it comes into contact with water at high temperatures. This absorption of hydrogen can lead to an alloy fracture, causing the contact of the coolant to present no pressure vessel with the nuclear fuel, contaminating the water and causing accidents. According to analyzes carried out, they found that hydration in water at a pressure of 150 atm, and a temperature of 380ºC, does not cause the diffusion of hydrogen, a minimum temperature of 400ºC is required. For hydration via the oven with the addition of sacrificial metal, pressure of 150kPa of gaseous hydrogen with a maximum temperature reached of 700ºC, a time of 150min is necessary, since with a time of 75min, microscopy shows small cracks caused by the hydrogen but x-ray diffraction does not show the zirconium hydride phase.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPBustillos, Jose Oscar William VegaRovelo, Beatriz Soto2024-10-25info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/85/85134/tde-10102025-124753/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-10-14T16:34:02Zoai:teses.usp.br:tde-10102025-124753Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-10-14T16:34:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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