Optimización de recambio de combustible en centrales de potencia
En este trabajo se realizan optimizaciones en la estrategia de recambio para dos modelos de reactor de potencia diferentes utilizando el algoritmo de recocido simulado. En primer lugar, se optimizo un modelo de reactor del tipo integrado omitiendo el seguimiento de su estado termohidráulico. El par...
Guardado en:
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| Publicado: |
2021
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Repositorio Institucional Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro (RICABIB) |
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Física de reactores Optimization Optimización Fuel management Gestión del combustible [Refuelling strategy Estrategia de recambio] |
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Física de reactores Optimization Optimización Fuel management Gestión del combustible [Refuelling strategy Estrategia de recambio] Brahim, Pablo E. Optimización de recambio de combustible en centrales de potencia |
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Física de reactores Optimization Optimización Fuel management Gestión del combustible [Refuelling strategy Estrategia de recambio] |
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En este trabajo se realizan optimizaciones en la estrategia de recambio para dos modelos de reactor de potencia diferentes utilizando el algoritmo de recocido simulado.
En primer lugar, se optimizo un modelo de reactor del tipo integrado omitiendo el seguimiento de su estado termohidráulico. El parámetro objetivo seleccionado fue el exceso de reactividad a n de ciclo, con el propósito de mejorar el rendimiento de los combustibles, habilitar la extensión del ciclo operativo y finalmente aumentar el quemado medio de extracción del núcleo. Para el modelo simplificado se obtuvo una ganancia de exceso de reactividad a n de ciclo de 1044 pcm que se traduce en una extensión en el ciclo de 20 das y un aumento del 4.9% en el quemado medio de extracción. A partir de los resultados obtenidos en la verificación de la estrategia optimizada con la cadena de calculo de referencia con acople termohidráulico, se decidió realizar una optimización incluyendo una condición restrictiva sobre la estrategia. La optimización condicionada fue satisfactoria y nuevamente se obtuvieron mejoras en el exceso de reactividad a n de ciclo. Adicionalmente, se realizaron optimizaciones agregando una zona de recambio a la estrategia y como resultado se logro mejorar el quemado de extracción del núcleo en un 18 %.
En segundo lugar, se optimizo la estrategia para el núcleo promedio del reactor de la CNA-UI. Los parámetros objetivo en este caso fueron los márgenes de potencia de canal por zona hidráulica y la reactividad. En este sentido, se evaluaron distintas funciones energía y generadores de estados vecinos. Se logro obtener estrategias de recambio con mejoras notables en los márgenes de potencia de canal, manteniendo la reactividad alrededor de su valor de diseño. Con el n de evaluar la versatilidad de la metodología, se realizaron optimizaciones con distintas conjuraciones de barras y cantidad de elementos combustibles con resultados igualmente satisfactorios. Para completar el proceso de diseño de una estrategia optimizada para la CNA-UI, se desarrollo un generador de distribuciones de quemado instantáneas y un simulador de recambios.
Como resultado, se logro verificar la factibilidad de una estrategia optimizada a través de la simulación detallada de la operación a largo plazo en un tiempo destacado. |
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I25-R131-10452022-06-07T18:15:58Z Optimización de recambio de combustible en centrales de potencia Optimization of refuelling strategies in nuclear power plants Brahim, Pablo E. Física de reactores Optimization Optimización Fuel management Gestión del combustible [Refuelling strategy Estrategia de recambio] En este trabajo se realizan optimizaciones en la estrategia de recambio para dos modelos de reactor de potencia diferentes utilizando el algoritmo de recocido simulado. En primer lugar, se optimizo un modelo de reactor del tipo integrado omitiendo el seguimiento de su estado termohidráulico. El parámetro objetivo seleccionado fue el exceso de reactividad a n de ciclo, con el propósito de mejorar el rendimiento de los combustibles, habilitar la extensión del ciclo operativo y finalmente aumentar el quemado medio de extracción del núcleo. Para el modelo simplificado se obtuvo una ganancia de exceso de reactividad a n de ciclo de 1044 pcm que se traduce en una extensión en el ciclo de 20 das y un aumento del 4.9% en el quemado medio de extracción. A partir de los resultados obtenidos en la verificación de la estrategia optimizada con la cadena de calculo de referencia con acople termohidráulico, se decidió realizar una optimización incluyendo una condición restrictiva sobre la estrategia. La optimización condicionada fue satisfactoria y nuevamente se obtuvieron mejoras en el exceso de reactividad a n de ciclo. Adicionalmente, se realizaron optimizaciones agregando una zona de recambio a la estrategia y como resultado se logro mejorar el quemado de extracción del núcleo en un 18 %. En segundo lugar, se optimizo la estrategia para el núcleo promedio del reactor de la CNA-UI. Los parámetros objetivo en este caso fueron los márgenes de potencia de canal por zona hidráulica y la reactividad. En este sentido, se evaluaron distintas funciones energía y generadores de estados vecinos. Se logro obtener estrategias de recambio con mejoras notables en los márgenes de potencia de canal, manteniendo la reactividad alrededor de su valor de diseño. Con el n de evaluar la versatilidad de la metodología, se realizaron optimizaciones con distintas conjuraciones de barras y cantidad de elementos combustibles con resultados igualmente satisfactorios. Para completar el proceso de diseño de una estrategia optimizada para la CNA-UI, se desarrollo un generador de distribuciones de quemado instantáneas y un simulador de recambios. Como resultado, se logro verificar la factibilidad de una estrategia optimizada a través de la simulación detallada de la operación a largo plazo en un tiempo destacado. In this work, refuelling strategy optimizations are made for two dierent reactor models using the simulated annealing algorithm. First, an integrated reactor model was optimized without thermohydraulic condition monitoring. The target parameter selected in this case was the excess reactivity at end of cycle in order to optimize fuel performance, allow operating cycle extension and nally increase average fuel burnup. For a simplied model, an improvement of excess reactivity at the end of the cycle of 1044 pcm was achieved, which represents a 20 days cycle extension and a 4.9 % average burnup increase. After verification with thermohydraulic coupling of the optimized strategy, it was decided to optimize the system with a restrictive condition. The conditioned optimization was satisfactory and excess reactivity at end of cycle improvement was achieved. Additionally, optimizations with an extra refuelling zone were made and as a result fuel burnup was increased by 18 %. Second, the CNA-UI time average core refuelling strategy was optimized. The selected target parameters were channel power margins and reactivity. In this sense, different energy functions and neighbour state generators were evaluated. Optimized refuelling strategies were achieved, notable improvements on channel power margins were obtained, while reactivity remained around design value. In order to evaluate the versatility of the methodology, optimizations with multiple control rod congurations and fuel number reduction were carried out. The results were equally satisfactory in all cases. To complete the optimized strategy design process for the CNA-UI, an instantaneous burnup distribution generator and an online refuelling simulator were developed. As a result, it was possible to verify an optimized refuelling strategy through a long-term operation simulation in outstanding time. 2021-06-21 Tesis NonPeerReviewed application/pdf http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/1045/2/1Brahim.pdf es Brahim, Pablo E. (2021) Optimización de recambio de combustible en centrales de potencia / Optimization of refuelling strategies in nuclear power plants. Maestría en Ingeniería, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro. http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/1045/ |