Diagrama de fases do sistema ternário Pb-Bi-Po (chumbo-bismuto-polônio) através de cálculos ab-initio

• Processo: 12/04023-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2012
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2014
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Helena Maria Petrilli
• Beneficiário: Luiz Tadeu Fernandes Eleno
• Instituição Sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Teoria do funcional da densidade Método CALPHAD Ligas eutéticas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Calphad | chumbo bismuto polônio | ligas eutéticas | Modelamento termodinâmico | Pb-Bi-Po | teoria do funcional da densidade | Metalurgia Física ;

Resumo

Ligas eutéticas no sistema binário Pb-Bi (chumbo-bismuto) são utilizadas como fluido refrigerante em reatores nucleares de quarta geração como o "Multi-Purpose Hybrid Research Reactor for High-Tech Applications" (MYRRHA), em etapa final de projeto na Bélgica e a ser construído entre 2015 e 2020. Como a solução refrigerante é inevitavelmente sujeita a um alto fluxo de nêutrons, uma transmutação parcial para isótopos altamente radiativos de polônio irá fatalmente ocorrer. Como praticamente nada é conhecido sobre o diagrama de fases do sistema ternário Pb-Bi-Po, esta é uma situação na qual a abordagem teórica/computacional para o problema se torna uma alternativa interessante. O conhecimento do diagrama de fases, aliado à elaboração de um modelo termodinâmico que forneça dados confiáveis, é de grande importância e utilidade. Assim sendo, a presente proposta focará um ponto crucial relacionado à ocorrência de Po como contaminante em ligas Pb-Bi, que é o levantamento do diagrama de fases do sistema ternário Pb-Bi-Po a partir de métodos ab-initio de cálculo de estrutura eletrônica e modelamento termodinâmico, usando modelos CALPHAD para as fases estáveis. Para os cálculos de primeiros princípios, será utilizado o método Full Potential-Linearized Augmented Plane Wave (FP-LAPW) dentro da Teoria do Funcional da Densidade (Density Functional Theory, DFT), através do código computacional Wien2k. Serão calculadas as energias de formação de diversas composições e estruturas cristalinas nos binários e no sistema ternário, para a determinação de quais delas são estáveis no zero absoluto e, com a adição de termos entrópicos, a temperaturas finitas. Assim, pretendemos criar um banco de dados termodinâmico capaz de descrever o diagrama de fases do sistema Pb-Bi-Po, usando apenas dados ab-initio. Este trabalho se insere dentro de uma proposta de cooperação bilateral entre instituições no Brasil e na Bélgica.

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

DOS SANTOS, VINICIUS O.; PETRILLI, HELENA M.; SCHOEN, CLAUDIO G.; ELENO, LUIZ T. F.. Thermodynamic modelling of the Nb-Ni-Si phase diagram based on the 1073 K isothermal section using ab initio calculations. CALPHAD-COMPUTER COUPLING OF PHASE DIAGRAMS AND THERMOCHEMISTRY, v. 51, p. 57-66, DEC 2015. (09/14532-9, 12/04023-2)

ELENO, LUIZ T. F.; SCHOEN, CLAUDIO G.. Ternary Interaction Parameters in Calphad Solution Models. Brazilian Journal of Physics, v. 44, n. 2-3, p. 208-214, JUN 2014. (09/14532-9, 12/04023-2)

MARTINS, V. B.; NAGASIMA, T. P.; ELENO, L. T. F.; SCHON, C. G.. Experimental Investigation of the Epsilon Phase in Pb-Bi System. JOURNAL OF PHASE EQUILIBRIA AND DIFFUSION, v. 38, n. 3, p. 195-200, JUN 2017. (12/04023-2)