Análisis no lineal de inestabilidades en el problema acoplado termohidráulico-neutrónico

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El análisis de la influencia de los efectos mutuos que existen entre la termohidráulica y la neutrónica sobre la dinámica es el problema central de la ingeniería de un reactor nuclear. En particular, es clave el estudio de la estabilidad, especialmente en etapas de diseño conceptual. En este trabajo...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Theler, Germán
Formato: Tesis NonPeerReviewed
Lenguaje:Español
Publicado: 2008
Materias:
Ingeniería nuclear
Reactores de fisión nuclear
Natural convection
Convección natural
Instability
Inestabilidad
Thermohydraulics
Thermal hydraulics
Hidraúlica térmica
Fuzzy logic
Lógica borrosa
Reactors
Acceso en línea:http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/104/1/1Theler.pdf
Aporte de:
Repositorio Institucional Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro (RICABIB) de Instituto Balseiro
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spelling I25-R131-1042010-05-26T17:18:15Z Análisis no lineal de inestabilidades en el problema acoplado termohidráulico-neutrónico Non-linear analysis of instabilities in the coupled thermal hydraulic-neutronic problem Theler, Germán Ingeniería nuclear Reactores de fisión nuclear Natural convection Convección natural Instability Inestabilidad Thermohydraulics Thermal hydraulics Hidraúlica térmica Fuzzy logic Lógica borrosa Reactors El análisis de la influencia de los efectos mutuos que existen entre la termohidráulica y la neutrónica sobre la dinámica es el problema central de la ingeniería de un reactor nuclear. En particular, es clave el estudio de la estabilidad, especialmente en etapas de diseño conceptual. En este trabajo proponemos un método general de análisis de estabilidad no lineal basado en el cálculo de la dimensión fractal de las órbitas que sigue un sistema dinámico en el espacio de las fases, y estudiamos modelos matemáticos de dos diseños diferentes de reactores nucleares de potencia. Comenzamos ilustrando la aplicación del método no lineal de análisis de estabilidad al sistema caótico de Lorenz y luego investigamos el origen físico de las inestabilidades termohidráulicas tanto en una como en dos fases por un lado, y de la dinámica neutrónica por otro. Finalmente, acoplamos el problema termohidráulico al neutrónico desarrollando dos sistemas dinámicos que modelan el comportamiento de un reactor integrado de convección natural y de un reactor de canales paralelos verticales. En cada caso, construimos mapas de estabilidad en el espacio de parámetros prestando especial atención a las principales variables de diseño, identificando aquellas que contribuyen a inestabilizar el sistema. The analysis of the role that the mutual effects of the thermal hydraulic and the neutronic aspects play in the dynamic behaviour of a nuclear reactor is the central problem of its engineering design. Particularly, stability studies are key issues, especially during conceptual stages. In this work we propose a general non-linear stability analysis method based on the computation of the fractal dimension of the orbits followed by a dynamical system in phase space, and we develop and further study two mathematical models for different nuclear power reactor designs. We start by showing how the proposed method works applying it to the well known chaotic Lorenz system. Then, on the one hand, we investigate the physical origin of the thermal hydraulic instabilities in both single and two-phase flow, and that of the neutronic dynamics on the other hand. Finally, we couple the thermal hydraulic and the neutronic problem developing two dynamical systems that model the behaviour of an integrated natural circulation reactor and a parallel vertical channel reactor. In each case, we construct stability maps in parameter space, paying special attention to the main design variables and identifying those that contribute most to rendering the system unstable. 2008-10 Tesis NonPeerReviewed application/pdf http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/104/1/1Theler.pdf es Theler, Germán (2008) Análisis no lineal de inestabilidades en el problema acoplado termohidráulico-neutrónico / Non-linear analysis of instabilities in the coupled thermal hydraulic-neutronic problem. Maestría en Ingeniería, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro. http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/104/
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