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' delta (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.

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), where 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.

Mulita é o único composto termodinamicamente estável no sistema binário Al2O3 - SiO2, na faixa 70,5 a 74,0% em peso de Al2O3. Mulita metaestável na faixa de 74 a 83,6% de Al2O3, entretanto, pode ser obtida. Devido às suas excelentes propriedades físicas e mecânicas a altas temperaturas, como alto ponto de fusão, baixa expansão térmica, boa resistência à fratura e ao choque térmico, alta resistência à fluência, estabilidade térmica, baixa densidade e baixa constante dielétrica, tem tido um uso cada vez maior em corpos cerâmicos. O mineral mulita, porém, é raro e quase inexistente na natureza. Para atender a um mercado crescente, mulitas sintéticas são produzidas, por meio de misturas de pós de Al2O3 e SiO2 em escala molecular, usando técnica sol-gel, ou por meio da calcinação de minerais que contenham sílica e alumina em suas estruturas, os chamados alumino-silicatos. Normalmente estes minerais contêm impurezas e, muitas vezes, produzem uma mulita acompanhada de uma fase vítrea. Neste trabalho é feito o estudo alternativo para se obter uma mulita pura e de baixo custo por meio da calcinação do topázio Al2SiO4[Fx (OH)1-x]2. Topázio incolor e imperial foram utilizados para a produção de mulita. O topázio incolor não tem valor gemológico nem comercial e é abundante na natureza. Para o topázio imperial foram usados refugos provenientes de sua extração. O rendimento da calcinação foi alto, cerca de 80%, obtido a uma temperatura não muito alta, em torno de 1300 ºC, produzindo uma mulita muito pura e sem fase vítrea. A microestrutura da mulita obtida foi do tipo agulhas (whiskers de mulita) e apresentou alta porosidade. Essa microestrutura e porosidade são duas propriedades intrínsecas que estão associadas à decomposição do topázio. Este estudo mostrou que o topázio é uma fonte alternativa para a produção de mulita de baixo custo e de alta qualidade.

Mullite is the unique intermediate compound thermodynamically stable in the binary system Al2O3 - SiO2, in the weight range from 70.5 to 74.0% of Al2O3. However mullite metastable in the range from 74 to 83.6% of Al2O3 can be obtained. Due to its excellent physical and mechanical properties at high temperatures such as high melting point, low thermal expansion, good resistance to fracture and to thermal shock, high creep resistance, thermal stability, low density and low dielectric constant, it has become widely used in ceramic bodies. However, the mineral mullite is rare and almost nonexistent in the nature. To better assist to a growing market, synthetic mullites are produced, by mixtures of powders of Al2O3 and SiO2 in molecular scale, by using sol-gel technique, or by the calcination of minerals that contains silica and alumina in their structures, so called alumino silicates. Usually these minerals contain impurities, and as consequence, they produce mullite accompanied by a glassy phase. In this work showed that the topaz is another alternative to obtaining a pure and cheap mullite through the calcination of the topaz Al2SiO4 [Fx(OH)1-x]2 . Colorless topaz and imperial topaz were used for the mullite production. The colorless topaz doesn't have commercial or gemological value, it is quite abundant. For the imperial topaz it was used drosses of its extraction. The yield in the calcination was high, around 80%, and it was obtained at a temperature not very high, around 1300ºC, producing a very pure mullite without glassy phase. The microstructure of the obtained mullite was of needle type (mulitte whiskers) and high porosity. These two features are intrinsic properties that are associated to the topaz decomposition. This study showed that the topaz may be an inexpensive source for obtaining mullite of high quality.

São revistos os principais métodos experimentais de estudo da difusão do oxigênio em óxidos metálicos. Casos práticos são descritos e ilustrados com resultados obtidos pelo autor em trabalhos anteriores.

The most important experimental methods for the study of oxygen diffusion in metallic oxides are reviewed. Practical cases are described and illustrated with results obtained by the author in previous works.