Estudo da cinética de geração de hidrogênio por reação metal-água em ligas de revestimento de combustível aplicadas em reatores nucleares (2023)
- Authors:
- Autor USP: AVELAR, ALAN MATIAS - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PMT
- Subjects: AÇO INOXIDÁVEL; OXIDAÇÃO; HIDROGÊNIO; REATORES NUCLEARES
- Language: Português
- Abstract: Após o acidente de Fukushima em 2011, ligas à base de ferro e outros materiais estão sendo avaliados para substituir as ligas à base de zircônio em usinas nucleares, como parte da pesquisa com foco em combustíveis tolerantes a acidentes, do inglês Accident Tolerant Fuel (ATF). Este trabalho investigou, por meio de experimentos isotérmicos, a cinética de oxidação em altas temperaturas por água de diferentes ligas de revestimento de combustível aplicadas em reatores nucleares, incluindo: ligas à base de ferro, como aços inoxidáveis austeníticos (AISI 304L e AISI 348) e uma liga à base de zircônio (Zircaloy-4). Além disso, uma liga à base de níquel foi testada, como referência de desempenho em termos de resistência à oxidação. Posteriormente, um modelo de oxidação transiente do aço AISI 348 foi validado com base na análise de incertezas de experimentos não isotérmicos. Por último, a partir dos resultados experimentais, modelos cinéticos empíricos foram aplicados em um código numérico de transporte de calor com condições de contorno adiabáticas, desenvolvido para estimar a evolução da geração de hidrogênio em cenário de acidente de perda de refrigerante, agravado pela falha completa do sistema de resfriamento de emergência, até o início da fusão do núcleo. Os resultados indicam que as ligas à base de ferro e de níquel apresentam menores taxas de oxidação por água no curto prazo do acidente em comparação com as ligas à base de zircônio, proporcionando uma produção mais lenta de hidrogênio e, portanto, maior tempo de resposta para mitigação das consequências do acidente e restabelecimento do resfriamento do núcleo.
- Imprenta:
- Data da defesa: 17.04.2023
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ABNT
AVELAR, Alan Matias. Estudo da cinética de geração de hidrogênio por reação metal-água em ligas de revestimento de combustível aplicadas em reatores nucleares. 2023. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2023. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-07072023-073200/. Acesso em: 27 jan. 2026. -
APA
Avelar, A. M. (2023). Estudo da cinética de geração de hidrogênio por reação metal-água em ligas de revestimento de combustível aplicadas em reatores nucleares (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-07072023-073200/ -
NLM
Avelar AM. Estudo da cinética de geração de hidrogênio por reação metal-água em ligas de revestimento de combustível aplicadas em reatores nucleares [Internet]. 2023 ;[citado 2026 jan. 27 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-07072023-073200/ -
Vancouver
Avelar AM. Estudo da cinética de geração de hidrogênio por reação metal-água em ligas de revestimento de combustível aplicadas em reatores nucleares [Internet]. 2023 ;[citado 2026 jan. 27 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-07072023-073200/ - On the nuclear safety improvement by post-inerting small modular reactor with stainless steel cladding
- Best estimate plus uncertainty analysis of metal-water reaction transient experiment
- Effectiveness of Ni-based and Fe-based cladding alloys in delaying hydrogen generation for small modular reactors with increased accident tolerance
- Oxidation of AISI 304L and 348 Stainless Steels in Water at High Temperatures
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