ATIVIDADES DO PCTN NA ÁREA DE CONCENTRAÇÃO EM ENGENHARIA NUCLEAR E DA ENERGIA

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1 III SENCIR Semana de Engenharia Nuclear e Ciências das Radiações ATIVIDADES DO PCTN NA ÁREA DE CONCENTRAÇÃO EM ENGENHARIA NUCLEAR E DA ENERGIA Departamento de Engenharia Nuclear - UFMG Dr. Carlos E. Velasquez 10/8/2016 UFMG 1

2 Quais são as nossas atividades? Estudos neutrônicos em diferentes tipos de reatores Geração-IV de reatores Reatores Híbridos (Fusão-Fissão, Accelerator Driven Systems) Estudo de Combustíveis nucleares (tipos de reprocessamentos, e utilização) DPA (deslocamento por átomo) Ciclo do combustível do Tório e uranio Evolução do combustível em diferentes sistemas Geração de seções de choque Distribuição de fluxo neutrônico 10/8/2016 UFMG 2

3 Sistemas Híbridos Fusão-Fissão Camada de transmutação Combustível Refrigerante Primeira parede Dissipador de Calor Bloco protetor 10/8/2016 UFMG 3

4 Reações em um Reator de Fusão-Fissão Deutério Fusão Nuclear Trítio Fissão Nuclear Reação de Fusão Partícula Alfa 10/8/2016 UFMG 4

5 ADS Accelerator Driven System Feixe de prótons Produção de nêutrons Canal do feixe Refrigerante fissão Colimador Combustível Fissão U-233 Alvo de spallation 10/8/2016 UFMG 5

6 Reações em um ADS Reações de Spallation Fissão Nuclear Chumbo 10/8/2016 UFMG 6

7 Sigma Fission/Sigma absorption Probabilidade de Fissão σ f σa Th-232 U U-235 U Np237 Pu Pu Pu-240 Pu Pu-242 Am Am-242m 0.2 Am-243 Cm-242 Fission Probability 0.1 Cm-243 Cm Energia Energy (MeV) 10/8/2016 UFMG 7

8 Aumentamos a probabilidade de fissão s com alta energia Alto fluxo de nêutrons 10/8/2016 UFMG 8

9 O QUE ENVOLVEM OS ESTUDOS NEUTRÔNICOS? 10/8/2016 UFMG 9

10 Interação do nêutron com a matéria Diferentes Reações Espalhamento Fissão Captura radiativa Produção de partículas (n,2n);(n,p);(n,he);etc Raios gama Núcleo Núcleo 10/8/2016 UFMG 10

11 Seção de choque (barns) Mas como quantificar uma reação? Reação Total Fissão Absorção Captura Radiativa Energia (MeV) 10/8/2016 UFMG 11

12 Estudos de Criticalidade Fissão controlada do urânio -235 Moderação de nêutrons Núcleo moderador térmico rápido térmico rápido moderador térmico rápido Núcleo moderador rápido térmico rápido térmico rápido Núcleo de Urânio-235 rápido moderador rápido térmico 10/8/2016 UFMG 12

13 Sistema Híbrido de Fusão-Fissão Sistema de Fusão-Fissão (esquerda) distribuição de fluxo neutrônico do sistema (direita) 10/8/2016 UFMG 13

14 Fluencia de neutrôns (n.m -2 ) Fluencia de Neutôns (n.m -2 ) Fluencia de neutrôns (n.m -2 ) Espectro de s Sistema Fusão-Fissão Sistema ADS Cadeia de Fissão a) 1E-5 b) 1E-5 c) 1E-5 1E-6 1E-6 1E-6 1E-7 1E-7 1E-7 1E-8 1E-8 1E-8 1E-9 1E-10 1E-11 1E-12 1E-13 First Wall Beginning of the fuel zone Middle of the fuel zone End of the fuel zone Energia (MeV) 1E-9 1E-10 1E-11 1E-12 1E-13 1E-14 First Wall Beginning of the fuel zone Middle of the fuel zone End of the fuel zone Energia (MeV) 1E-9 1E-10 1E-11 1E-12 1E-13 First Wall Beginning of the fuel zone Middle of the fuel zone End of the fuel zone Energia (MeV) 10/8/2016 UFMG 14

15 Nuclideos Densidade atomica (atoms.barn -1.cm -1 ) Estudo do combustível e actinídeos 241 Am Am cm 1E-5 Pu-241 Pu-240 Pu-239 Pu-238 Np-237 1E-9 1E-13 1E-17 1E-21 U-233 1E-25 Pa-231 Th Variação de Massa (Ton) 1E-29 SCALE MCNPX MONTEBURNS Tempo (anos) Variação da massa do combustível Evolução do comportamento do nuclídeo Ao longo do tempo 10/8/2016 UFMG 15

16 DPA dpa Calculo de DPA para diferentes materiais ano 2 anos 3 anos 4 anos 5 anos 6 anos 7 anos 8 anos 9 anos 10 anos ano 2 anos 3 anos 4 anos 5 anos 6 anos 7 anos 8 anos 9 anos 10 anos SB-65 CuCrZr SS SS SS A SS SS SS W1.1TiC CuCrZr SS SS SS SS SS SS /8/2016 UFMG 16

17 Onde estão os trabalhos? Publicação em Revistas Journal of Fusion Energy International Journal of Hydrogen Energy Annals of Nuclear Energy Fusion Science and Technology Nuclear Engineering and Design Progress in Nuclear Energy MRS proceedings Brazilian Journal of Physics Eventos e Congressos Internacionais International Nuclear Atlantic Conference International Conference on Emerging Nuclear Energy Systems GLOBAL: Nuclear Fuel Cycle for a Low-Carbon Future International Materials Research Congress International Conference on Nuclear & Renewable Energy Sources Fusion Energy Conference Topical Meeting on the Technology of Fusion Energy Thorium Energy Conference 3rd International Workshop on Accelerator- Driven Sub-Critical Systems & Thorium Utilization

18 Agradecimentos 10/8/2016 UFMG 18

19 Obrigado... 10/8/2016 UFMG 19