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Difusão do gadolínio no combustível nuclear UO2/ Diffusion of gadolinium in the UO2 nuclear fuel

Ferraz, W. B.; Sabioni, A. C. S.
2006-09-01

Resumo em português Coeficientes de difusão do gadolínio foram medidos em volume e em contornos de grão de pastilhas do combustível nuclear UO2. Entre 1505 e 1703 ºC, em atmosfera de hidrogênio, o coeficiente de difusão em volume pode ser descrito pela seguinte equação de Arrhenius: D (cm²/s) = 5,3x10-3 exp (-5,1(eV)/kT). Na mesma faixa de temperaturas e na mesma atmosfera, o coeficiente de difusão do gadolínio em contornos de grão do UO2 pode ser descrito pela expressão: D' de (mais) lta (cm³ / s) = 1,1x1,0-2 exp (-6,3 (eV) / kT), onde D´ é o coeficiente de difusão em contornos de grão e delta é a largura do contorno de grão. Nossos resultados mostram que a difusão em contornos de grão é cerca de quatro ordens de grandeza maior do que a difusão em volume nas mesmas condições experimentais. Para os diferentes isótopos do gadolínio utilizados nas experiências não foi observado efeito isotópico para a difusão do gadolínio no UO2. Não há na literatura dados sobre a difusão do gadolínio no UO2 para comparação com os resultados obtidos neste trabalho. Resumo em inglês Bulk and grain-boundary diffusion coefficients were measured for gadolinium diffusion in UO2 nuclear fuel pellets. Between 1500 and 1703 ºC, in hydrogen atmosphere, the bulk diffusion coefficient can be described by the following Arrhenius equation: D (cm²/s) = 5,3x10-3 exp (-5,1(eV)/kT) . In the same temperature range and in the same atmosphere, the Gd grain-boundary coefficient in UO2 can be described as follows: D' delta (cm³ / s) = 1,1x1,0-2 exp (-6,3 (eV) / kT), w (mais) here D´ is the grain-boundary diffusion coefficient and delta is the grain-boundary width. Our results show that the grain-boundary diffusion is ca. 4 orders of magnitude greater than the bulk diffusion in the same experimental conditions. Isotopic effect was not observed for the diffusion of the different gadolinium isotopes used in this work. There is no data in the literature about gadolinium diffusion in UO2 to compare to the present results.

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Contribuição ao estudo do magmatismo Paleo e Mesoproterozóico do SW do Craton Amazônico através da aplicação de isótopos estáveis de O, H e S/ Contribution to the study of the Paleo and Mesoproterozoic magmatism of the SW Amazonian craton based on stable isotopes of O, H and S

Geraldes, Mauro Cesar; Teixeira, Wilson; Valladares, Claudia Sayão
2008-01-01

Resumo em português Os isótopos estáveis de O, H e S foram utilizados para investigar a origem das rochas magmáticas nos Terrenos Jauru e Pontes e Lacerda do SW do Craton Amazônico, estado de Mato Grosso, Brasil. No Terreno Jauru as rochas granitóides do Greenstone belt Alto Jauru e da Suíte Cachoeirinha apresentam valores de δ18O entre +9,0‰ e +6,3‰ que indicam derivação a partir de magmas juvenis. Na Suíte Intrusiva Rio Branco valores de δ18O para rochas básicas estã (mais) o entre +5,4‰ e +5,8‰ e para rochas félsicas entre +8,7‰ e +9,0‰; rochas intermediárias apresentam valores entre +7,3‰ e +8,3‰. Os valores mais baixos de δ18O, obtidos nas rochas básicas, são compatíveis com derivação mantélica, porém as rochas félsicas apresentam valores de δ18O compatíveis com origem crustais. Análises de isótopos estáveis de H (rocha total) forneceram valores de δD entre - 83‰ e -92‰, diferente das assinaturas de rochas metamórficas e de águas meteóricas. Resultados em sulfetos para isótopos estáveis de S em rochas básicas e intermediárias desta suíte apresentam valores de δ34S coerentes com uma fonte mantélica (entre + 0,7‰ e +3,8‰), enquanto os valores de δ34S (entre +5,2‰ e +6,1‰) obtidos nas rochas félsicas sugerem participação crustal na sua gênese. Na Suíte Santa Helena (Terreno Pontes e Lacerda) os resultados obtidos para δ18O se agrupam entre +4,4‰ e +8,9‰ indicando uma origem mantélica. O presente estudo confirma a importância da aplicação de isótopos estáveis para a compreensão de processos magmáticos e evolução crustal. Resumo em inglês Stable isotopes of O, H and S were used to investigate the origin of magmatic rocks of the Jauru and the Pontes e Lacerda Terrains, SW portion of the Amazonian craton, Mato Grosso state, Brazil. Granitic rocks of the Alto Jauru Greenstone belt and Cachoeirinha Suite, Jauru terrain, present δ18O values between +9.0‰ and +6.3‰, indicative of derivation from juvenile magmas. The Rio Branco Intrusive Suite basic and felsic rocks' δ18O values fall, respectively, wi (mais) thin +5.4‰ to +5.8‰ and +8.7‰ to +9.0‰ ranges; the intermediate rocks present δ18O between +7.3‰ and +8.3‰. The lower values of δ18O, obtained from basic rocks, are compatible with a mantle source, however the felsic rocks present δ18O values indicative of crustal source. The stable isotopes of hydrogen yielded δD values between - 83‰ and - 92‰, different from the δD signatures of metamorphic rocks and rain water. Sulphur isotopes in sulfides from basic and intermediate rocks of the Rio Branco suite presented δ34S values coherent with a mantle source (between + 0.7‰ and +3.8‰), whereas δ34S values between + 5.2‰ and + 6.1‰, obtained from the felsic rocks, suggest crustal participation in their genesis. For the Santa Helena Suite (Pontes e Lacerda Terrain) the δ18O values fall between +4.4‰ and +8.9‰. The present study confirms the advantages of using stable isotopes to understand magmatic processes and crustal evolution.

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