Para reator nuclear, metais que se auto-corrigem

A auto-correção evitaria danos na estrutura dos reatores permitindo maior queima dos combustíveis

Imagens: Divulgação

Um reator nuclear é um lugar difícil para um metal. Todos aqueles nêutrons saltando ao redor, causando estragos na estrutura cristalina do aço, tungstênio e outros metais usados em barras de combustíveis e outras partes. Ao longo do tempo, os metais podem se dilatar e se tornar frágeis (eles se tornam radioativos, também, mas isso é outra história).

Pesquisadores de Los Alamos National Laboratory, no Novo México, mostraram que alterando a microestrutura dos metais, metalúrgicos poderiam fazer as peças do reator se auto-corrigir.

Blas P. Uberuaga, Xian-Ming, junto com outros colegas conduziram simulações em computador sobre o impacto a longo prazo de emissões de nêutrons em cobres - não porque o cobre é muito utilizado em usinas nucleares, mas porque é um metal relativamente bem modelado. Os resultados estão publicados na revista Science.

Quando um nêutron acerta um metal, ele realoca os átomos na rede cristalina. Em um metal com uma estrutura muito uniforme, esses átomos se movem para a superfície, causando, eventualmente, a dilatação do metal, e os espaços que deixam para trás podem enfraquecer o material.

Mas é possível fabricar metais que tenham uma estrutura não-uniforme, com grãos de cristal muito pequenos, ou regiões de diferentes fases ou orientação. Quando os átomos são realocados nesse material nanocristalizado, ao invés de se moverem para a superfície, eles migram para as beiradas entre os grãos. Nas simulações, os pesquisadores descobriram que esses átomos, então, podem retornar da borda dos grãos e, se encontrarem um espaço, preenchê-lo, consequentemente corrigindo o defeito.

Dr. Uberuaga diz que o princípio básico se aplicaria a outros metais e ligas complexas, e que se a auto-correção de metais fosse usada em revestimentos em torno do combustível nuclear, o combustível poderia ser queimado em taxas mais altas, com menos danos ao metal. Mas ainda existem muitos obstáculos tecnológicos para superar. "Não vai mudar amanhã a maneira como projetamos os reatores", ele diz.

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