Irradiation behaviour of UAlx-Al dispersion fuels for thermal high flux reactors

Dienst, W.; Nazaré, Shonali; Thümmler, F.

doi:10.1016/0022-3115(77)90002-2

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“…El compuesto intermetálico UAl 4 ha despertado interés debido a su posible formación en los elementos combustibles dispersos, en los reactores de investigación, en la zona de interacción entre una matriz base aluminio y aleaciones base uranio [1,2]. En un trabajo previo [1] simulamos satisfactoriamente el crecimiento de la fase UAl 4 en un par de difusión UAl 3 /Al utilizando el método CALPHAD para modelar las propiedades termodiná-micas y las movilidades atómicas.…”

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“…En un trabajo previo [1] simulamos satisfactoriamente el crecimiento de la fase UAl 4 en un par de difusión UAl 3 /Al utilizando el método CALPHAD para modelar las propiedades termodiná-micas y las movilidades atómicas. Para ello, construimos una base de datos termodinámica basándonos en datos de la literatura y una base de datos cinética ajustando parámetros a partir de reportes experimentales del crecimiento de la fase UAl 4 a diferentes temperaturas.…”

Section: Introductionunclassified

“…El rango de solubilidad del compuesto UAl 4 (oI4) [1] ha sido estudiado a partir de resultados experimentales con conclusiones contradictorias. BORIE [1] determinó su cristalografía como ortorrómbica centrada en el cuerpo, grupo espacial I2ma o Imma, y obtuvo por análisis químico los valores de composición entre 81.8 y 83.1 % at. de Al.…”

Section: Introductionunclassified

“…de Al. Sobre esta base, postuló la existencia de defectos constitucionales, vacancias de U o sustitucionales de Al en sitios de U. Más adelante, mientras ZENOU et al [1] confirmaban un rango de solubilidad debido a una ocupación aleatoria de sitios de U por vacancias, TOUGAIT y NOËL [1] sugerían, con las mismas técnicas, que el compuesto era estequiométrico. Por lo tanto, es aún necesario un estudio profundo de los defectos constitucionales presentes en UAl 4 .…”

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Evaluación de caminos de difusión de Al en UAl4

et al. 2018

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RESUMEN Obtenida la estructura de defectos puntuales estables y las concentraciones de defectos en equilibrio térmico para cada composición de Al del compuesto UAl4 previamente, identificamos en este trabajo los mecanismos más probables de difusión de Al en UAl4, y analizamos los estados de transición en la difusión de Al en UAl4 mediante el método Nudged Elastic Band (NEB) implementado en el código VASP. Calculamos utilizando métodos de primeros principios la variación de la energía total del compuesto en función del camino de difusión del aluminio, con el objetivo de encontrar los puntos de ensilladura para pasar entre dos posiciones de equilibrio y así obtener el camino de mínima energía para la difusión. Esto nos permitió proponer dos mecanismos más probables para la difusión de átomos de Al en el lado rico en Al del intermetálico: mecanismo de puente anties-tructural (ASB) y mecanismo de vacancia entre sitios primeros vecinos de aluminio Al1 (NN). Al calcular la energía de migración para ambos mecanismos conseguimos estimar ambas energías de activación. La energía de activación del mecanismo ASB resultó menor que la del mecanismo NN pero el primer mecanismo fue des-estimado por dos motivos: por un lado la energía de activación es la mitad de la observada experimentalmente y por otro lado, siguiendo la literatura, el mecanismo ASB necesita una concentración umbral de antisitios relati-vamente alta para que el camino de difusión resulte de largo alcance. En base a todos los resultados y discusiones realizados, proponemos que el mecanismo de difusión de aluminio en UAl4 ocurre por el mecanismo NN con una energía de activación de 1.90 eV que compara relativamente bien con el valor 2.06 eV observado experimentalmente, o con el valor 2.17 eV obtenido previamente utilizando un modelo semi-empírico.

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Evaluación de caminos de difusión de Al en UAl4

et al. 2018

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“…4. [5] and Hofman [6] showed that the interaction products formed in a UAl x /Al dispersion fuel, where UAlx represents a mixture of two or three uranium aluminides, i.e., UAl 2 , UAl 3 , and U 0.9 Al 4 , are very stable in fission gas swelling. There are only three compounds in the U-Al system.…”

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