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Type: Tese de Doutorado
Title: Análise de parâmetros relevantes para a armazenagem e deposição de combustíveis irradiados de sistemas nucleares inovadores
Authors: Jean Anderson Dias Salomé
First Advisor: Claubia Pereira Bezerra Lima
First Referee: Maria Auxiliadora Fortini Veloso
Second Referee: Antonella Lombardi Costa
Third Referee: João Roberto Loureiro de Mattos
metadata.dc.contributor.referee4: Maritza Rodriguez Gual
Abstract: Considerando um cenário de reatores de quarta geração e sistemas híbridos, estudos que analisem a composição de combustíveis nucleares irradiados são essenciais, pois, além de investigarem a evolução do material, podem determinar a presença e a quantidade dos isótopos mais importantes na compreensão dos efeitos radiotóxicos e térmicos mais significativos, bem como o impacto destes na deposição temporária ou permanente destes combustíveis. Nesta pesquisa, os sistemas PWR, VHTR com combustível padrão, VHTR com combustível reprocessado e um sistema híbrido ADS-Fissão tiveram a evolução de seus combustíveis analisados e comparados até 107 anos. Foram avaliados parâmetros tais como a composição, a radioatividade, a radiotoxicidade por ingestão e inalação e o calor de decaimento. Na sequência foram feitos estudos de criticalidade e transferência de calor desses combustíveis queimados dentro de um repositório temporário e, por último, uma análise térmica dos materiais em um canister dentro de um repositório geológico. O reator PWR foi usado como padrão de comparação. O código computacional ORIGEN 2.1 foi utilizado para realizar os cálculos relativos à composição e os parâmetros de decaimento dos combustíveis irradiados, dando ênfase à contribuição dos isótopos de actinídeos e produtos de fissão mais relevantes para os mesmos. Para a investigação da criticalidade usou-se o código SCALE 6.0 módulo KENO V.a e, na análise térmica, o código ANSYS Student via módulos CFX e Transiente Térmico. Assim, este trabalho evidenciou o grande impacto dos sistemas inovadores na gestão do back-end do ciclo dos combustíveis nucleares. A comparação dos resultados calculados para o combustível de um reator PWR típico em repositórios temporários e permanentes com os valores encontrados para os combustíveis provenientes desses sistemas estabelece um marco para o aprofundamento desse tema. Dos resultados verifica-se a forte influência dos isótopos de plutônio, actinídeos menores e produtos de fissão sobre o comportamento dos combustíveis.
Abstract: Considering a scenario of fourth generation reactors and hybrid systems, studies that analyze the composition of irradiated nuclear fuels are essential, because in addition to investigate the evolution of the material, they can determine the presence and quantity of the most important isotopes for understanding of the most significant radiotoxic and thermal effects and the impact of the temporary or permanent disposal of these fuels. In this research, the systems PWR, VHTR with standard fuel, VHTR with reprocessed fuel and a hybrid ADS-Fission system were analyzed and compared until 107 years. Such parameters as the composition, radioactivity, radiotoxicity by ingestion and inhalation and decay heat were evaluated. In the sequence, studies about the criticality and heat transfer of theses spent fuels were carried out inside a temporary repository, and finally, a thermal analysis of the materials into a canister inside a geological repository was done. The PWR reactor was used as standard basis of comparison. The computer code ORIGEN 2.1 was used to perform calculations on the composition and spent fuel decay parameters, emphasizing the contribution of the relevant actinide isotopes and fission products for them. The SCALE 6.0 code KENO V.a module was used to investigate the criticality and, in the thermal analysis, the ANSYS Student code via CFX and Transient Thermal modules. Thus, this work evidenced the great impact of innovative systems on the management of the back-end of the nuclear fuel cycle. The comparison of the calculated results for the fuel of a typical PWR reactor in temporary and permanent repositories with the values found for the fuels from these systems establishes a milestone for the deepening of this theme. From the results it is verified the strong influence of the isotopes of plutonium, minor actinides and fission products on the behavior of the fuels.
Subject: Elementos actinideos
Fissão nuclear
Engenharia nuclear
Combustiveis nucleares
Radioatividade
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AK8RFG
Issue Date: 20-Dec-2016
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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