Title

Influência da Manufatura aditiva no desempenho de ligas fEcral para claddings tolerantes a acidentes em reatores nucleares: Revisão bibliográfica

Influence of additive manufacturing on the performance of FeCrAl alloys for accident-tolerant claddings in nuclear reactors: A literature review

Authorship

VELLOSO, MARCELLA CANDIDO; FILHO, IRAN DA SILVA ARAGÃO; NUNES, THAISSA SAMPAIO; CUNHA, BRUNO SOUSA DA; CALVO, WILSON APARECIDO PAREJO; MEDEIROS, MARCOS PAULO CAVALIERE DE; GOMES, ALAELSON VIEIRA

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DOI

10.5151/2594-5327-44213

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Abstract

O desenvolvimento de combustíveis nucleares tolerantes a acidentes (Accident Tolerant Fuels – ATF) tornou-se uma prioridade mundial após o acidente nuclear de Fukushima, impulsionando a busca por materiais com maior resistência à oxidação e estabilidade em condições severas de operação. Nesse contexto, as ligas FeCrAl têm se destacado devido à formação de camadas protetoras de alumina, à elevada resistência à corrosão e ao bom desempenho em ambientes oxidantes de alta temperatura. Paralelamente, a manufatura aditiva surge como uma alternativa promissora para a fabricação de componentes nucleares complexos, permitindo elevado controle geométrico; entretanto, o controle microestrutural ainda representa um desafio. Este trabalho apresenta uma revisão bibliográfica sobre ligas FeCrAl produzidas por manufatura aditiva para aplicações nucleares, com foco no revestimento de varetas de combustível, conhecido em inglês como accident-tolerant fuel cladding. São discutidos aspectos relacionados à microestrutura, à resistência à oxidação, ao comportamento em vapor superaquecido, à influência do processamento e aos desafios tecnológicos associados à aplicação nuclear. Os estudos analisados demonstram que, embora as ligas FeCrAl apresentem elevado potencial para aplicações ATF, ainda existem limitações relacionadas à porosidade, à anisotropia microestrutural e ao comportamento sob irradiação. A revisão evidencia que a integração entre engenharia de materiais e manufatura aditiva representa uma importante perspectiva para o desenvolvimento de combustíveis nucleares avançados.

The development of Accident Tolerant Fuels (ATF) has become a global priority following the Fukushima nuclear accident, driving the search for materials with enhanced oxidation resistance and stability under severe operating conditions. In this context, FeCrAl alloys have gained significant attention due to the formation of protective alumina layers, high corrosion resistance, and excellent performance in high-temperature oxidizing environments. In parallel, additive manufacturing has emerged as a promising alternative for the fabrication of complex nuclear components, enabling enhanced geometric control; however, achieving adequate microstructural control remains a significant challenge. This work presents a literature review of FeCrAl alloys produced by additive manufacturing for nuclear applications, focusing on accident-tolerant fuel cladding. Topics related to microstructure, oxidation resistance, behavior under superheated steam conditions, processing influence, and technological challenges associated with nuclear applications are discussed. The reviewed literature demonstrates that, although FeCrAl alloys exhibit high potential for ATF applications, limitations related to porosity, microstructural anisotropy, and irradiation behavior still remain. The review highlights that the integration of materials engineering and additive manufacturing represents an important pathway for the development of advanced nuclear fuels.

Keywords

FeCrAl, Manufatura Aditiva, Resistência à Corrosão

FeCrAl, Additive Manufacturing, Corrosion Resistance