Título

DETERMINAÇÃO DAS CONSTANTES ELÁSTICAS POR ULTRASSOM EM ALUMINA (Al2O3) SIMULANDO PASTILHAS COMBUSTÍVEIS DE URÂNIO(UO2)

DETERMINATION OF THE ELASTIC CONSTANTS BY ULTRASOUND IN ALUMINA (Al2O3) SIMULATING URANIUM FUEL PELLETS (UO2)

Autoria

Alessandra Susanne Viana Ragone Lopes; Douglas Brandão Baroni; Marcelo de Siqueira Bittencourt; Mauro Carlos Lopes Souza

DOI

10.5151/1516-392X-25056

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Resumo

Pastilhas de Urânio (UO2) são empregadas como combustível nos reatores de potência, onde as condições operacionais introduzem elevados gradientes térmicos nas pastilhas. Potências elevadas propiciam a fusão da parte central das pastilhas. O inchamento das pastilhas UO2, decorrente dos produtos de fissão, causa trincamento do material e o estudo do seu comportamento é importante. Esse trabalho avaliou a aplicação de método ultrassônico na obtenção de constantes elásticas. Em função das dificuldades no manuseio do material nuclear, optou-se por um estudo comparativo em pastilhas de alumina (Al2O3). Foram fabricados e usados dois conjuntos de 10 pastilhas de Al2O3 com densidades de 92% e 96%. Foi utilizada técnica ultrassônica por transmissão obtendo medidas do tempo de percurso de ondas ultrassônicas, longitudinais e transversais, usadas para a determinação das constates elásticas do material. Equações relacionando densidade do material e velocidade da onda ultrassônica ao módulo de elasticidade, módulo de cisalhamento e coeficiente de Poisson, permitiram obter essas constantes elásticas, que apresentaram excelente concordância com a literatura disponível para o Al2O3.

 

Uranium pellets (UO2) are used as fuel in power reactors, where operational conditions introduce high thermal gradients in the tablets. High powers provide the in the middle of the pellet. The swelling of UO2 pellets, resulting from the fission products, causes cracking of the material and it´s important to study their behavior. This study evaluated the application of the ultrasonic method in obtaining elastic constants. Due to the difficulties in handling nuclear material, we chose a comparative study in tablets of alumina (Al2O3). Were made and used two sets of pads 10 Al2O3 with densities of 92% and 96%. Ultrasonic transmission technique was used for obtaining measurements of the travel time of the ultrasonic longitudinal and transverse waves. These are used for determining the elastic constants of the material. Equations relating material density and velocity of the ultrasonic wave to the elasticity, shear and Poisson's modules have led to these elastic constants, which showed excellent agreement with literature available to Al2O3.

Palavras-chave

Ultrassom; Onda ultrassônica; Constantes elásticas; Alumina

Ultrasound; Ultrasonic wave; Elastic constants; Alumina