Departamento de Energia dos EUA investe 1 milhão de dólares no estudo de produtos de fissão de combustível nuclear de sal fundido

De acordo com pt.wedoany.com-Em 5 de outubro, a Universidade Estadual da Pensilvânia, nos Estados Unidos, recebeu um financiamento de 1 milhão de dólares do Programa Universitário de Energia Nuclear do Departamento de Energia dos EUA para estudar o comportamento químico de três produtos de fissão — samário, európio e telúrio — presentes em combustível nuclear irradiado em sistemas de sal fundido. O projeto é liderado por Hojong Kim, professor de Ciência e Engenharia de Materiais da universidade, com a participação da Universidade de Nevada, Reno e do Laboratório Nacional de Idaho. A pesquisa abrange as mudanças de valência dos três elementos em ambientes de sal fundido, as interações com materiais e o comportamento durante o processo de reprocessamento pirometalúrgico de combustível nuclear em altas temperaturas.

O projeto concentra-se no estudo dos múltiplos estados de valência formados pelo samário, európio e telúrio sob diferentes condições redox em sais fundidos, bem como no impacto das mudanças de valência sobre a solubilidade, o comportamento de distribuição e os processos de separação. O resumo do projeto do Departamento de Energia dos EUA indica que o samário possui forte absorção de nêutrons, o európio pode causar a dissolução de materiais estruturais, e o telúrio pode formar compostos intermetálicos frágeis com metais. Esses comportamentos estão todos relacionados à integridade dos materiais do sistema de ciclo de combustível nuclear de sal fundido e à separação de produtos de fissão.

Na fase experimental, os três elementos-alvo serão dissolvidos em meio de sal fundido, e seus estados de oxidação serão alterados pela aplicação de diferentes potenciais elétricos, com a medição das propriedades eletroquímicas correspondentes. A Universidade Estadual da Pensilvânia é responsável pelos experimentos de eletroquímica de sal fundido, enquanto a Universidade de Nevada, Reno e o Laboratório Nacional de Idaho assumem parte das atividades de caracterização, modelagem e experimentos complementares. O projeto também investigará as interações entre esses produtos de fissão e os materiais estruturais dos sistemas de energia nuclear.

A pesquisa também utilizará bismuto líquido para realizar experimentos de captura de produtos de fissão. A equipe de Kim já estudou anteriormente a recuperação de produtos de fissão de terras raras de sistemas de sal fundido usando metais líquidos, nos quais o bismuto líquido foi utilizado para extrair elementos de terras raras do sal fundido. Este novo projeto dará continuidade a essa linha tecnológica, investigando mais a fundo as condições de recuperação e estabilização dos elementos-alvo.

O samário é um dos objetos centrais desta rodada de pesquisa. A equipe de Kim havia planejado estudar o samário em um projeto financiado pelo Departamento de Energia dos EUA em 2018, mas, devido a fatores como sua baixa concentração em sais fundidos e seu comportamento eletroquímico distinto dos demais produtos de fissão de terras raras, a pesquisa relacionada não foi concluída na época. O presente projeto retomará o estudo das características eletroquímicas e dos estados de valência do samário, analisando simultaneamente o európio e o telúrio.