Cerâmica (Sep 2006)
Difusão do gadolínio no combustível nuclear UO2 Diffusion of gadolinium in the UO2 nuclear fuel
Abstract
Coeficientes de difusão do gadolínio foram medidos em volume e em contornos de grão de pastilhas do combustível nuclear UO2. Entre 1505 e 1703 ºC, em atmosfera de hidrogênio, o coeficiente de difusão em volume pode ser descrito pela seguinte equação de Arrhenius: D (cm²/s) = 5,3x10-3 exp (-5,1(eV)/kT). Na mesma faixa de temperaturas e na mesma atmosfera, o coeficiente de difusão do gadolínio em contornos de grão do UO2 pode ser descrito pela expressão: D' delta (cm³ / s) = 1,1x1,0-2 exp (-6,3 (eV) / kT), onde D´ é o coeficiente de difusão em contornos de grão e delta é a largura do contorno de grão. Nossos resultados mostram que a difusão em contornos de grão é cerca de quatro ordens de grandeza maior do que a difusão em volume nas mesmas condições experimentais. Para os diferentes isótopos do gadolínio utilizados nas experiências não foi observado efeito isotópico para a difusão do gadolínio no UO2. Não há na literatura dados sobre a difusão do gadolínio no UO2 para comparação com os resultados obtidos neste trabalho.Bulk and grain-boundary diffusion coefficients were measured for gadolinium diffusion in UO2 nuclear fuel pellets. Between 1500 and 1703 ºC, in hydrogen atmosphere, the bulk diffusion coefficient can be described by the following Arrhenius equation: D (cm²/s) = 5,3x10-3 exp (-5,1(eV)/kT) . In the same temperature range and in the same atmosphere, the Gd grain-boundary coefficient in UO2 can be described as follows: D' delta (cm³ / s) = 1,1x1,0-2 exp (-6,3 (eV) / kT), where D´ is the grain-boundary diffusion coefficient and delta is the grain-boundary width. Our results show that the grain-boundary diffusion is ca. 4 orders of magnitude greater than the bulk diffusion in the same experimental conditions. Isotopic effect was not observed for the diffusion of the different gadolinium isotopes used in this work. There is no data in the literature about gadolinium diffusion in UO2 to compare to the present results.
Keywords
