Análise da ocorrência de desgaste por fretting em varetas combustíveis nucleares de Zr-1Nb-Sn-0.1Fe / Analysis of fretting wear occurrence on Zr-1Nb-1Sn-0.1Fe nuclear fuel rods

Abstract

Estudos mostraram que o fretting, uma espécie de atrito acelerado por vibração devido ao fluxo de refrigerante, é a principal causa de falhas das varetas dos elementos combustíveis. No presente trabalho estudou-se o comportamento de varetas combustíveis fabricados a partir da liga Zr-1Nb-1Sn-0,1Fe, submetidas a ensaios físicos que visam reproduzir a ocorrência de fretting. Para isso, pretende-se realizar análises microestrutural via microscopia óptica (MO) e eletrônica de varredura (MEV) e testes de desgaste sobre tal liga nas condições como recebido em diferentes posições da grade espaçadora. Os ensaios físicos para a ocorrência de fretting foram realizados através de um protótipo disponível no laboratório de Conformação e Tratamentos Termomecânicos da EEIMVR/UFF. Esse equipamento foi operado na frequência de 30 Hz por períodos de 24 horas, induzindo deslocamentos horizontais aos tubos em relação à grade espaçadora também fabricada a partir da liga Zr-1Nb-1Sn-0,1Fe. As regiões externas da grade foram aquelas que apresentaram maior desgaste devido a rigidez imposta ao sistema nessas regiões. As imagens das regiões afetadas mostraram que o relevo apresentou regiões de crateras e picos ocasionados por arrancamento de material. Além disso, nas regiões desbastadas sem arrancamento, ficou claro que há início de propagação de trincas, que ao longo do tempo levará a fraturas por arrancamento.