Metodología de cálculo de activación mediante acoplamiento CFD-MonteCarlo

El presente proyecto integrador aborda el problema multifásica de cálculo de activación de flujos materiales en geometrías complejas. Resulta de interés conocer el nivel de activación y la composición isotópica en los sistemas de refrigeración de un reactor nuclear, debido a que generalmente, la re...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Graffigna Palomba, Martín S.
Formato: Tesis NonPeerReviewed
Lenguaje:Español
Publicado: 2022
Materias:
Acceso en línea:http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/1088/2/1Graffigna_Palomba.pdf
Aporte de:Repositorio Institucional Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro (CNEA) de CAB - CNEA - Biblioteca Leo Falicov Ver origen
Descripción
Sumario:El presente proyecto integrador aborda el problema multifásica de cálculo de activación de flujos materiales en geometrías complejas. Resulta de interés conocer el nivel de activación y la composición isotópica en los sistemas de refrigeración de un reactor nuclear, debido a que generalmente, la refrigeración de estos sistemas sucede en recintos alejados de la pileta del reactor, lo que involucra el transporte de material radioactivo a zonas donde operarios realizan sus tareas. Por ende, es imprescindible poder asegurar que la dosis producida por estos isótopos se encuentre dentro de los límites seguros para los trabajadores y consecuentemente, dentro de los límites planteados por la autoridad regulatoria para licenciar la instalación nuclear. Se propone una metodología de fácil aplicación que mejore las estimaciones de activación al combinar el estudio neutrónico con la fluidodinámica. La metodología propuesta se basa en abstraerse de la transmutación de isótopos puntuales en el medio, al aplicar un enfoque prestado de la mecánica del continuo en el cual no existen discontinuidades y debido a la isotropía del flujo, no se considera la difusión por reacciones de retroceso de los radioisótopos en el fluido, por lo que el fenómeno de activación puede modelarse como la producción de un escalar. Teniendo esto en cuenta, se obtuvo un mapeo de las tasas de activación en el espacio de interés utilizando OpenMC, que se trató como el término fuente del balance. Este escalar puede ser transportado por el medio en que se encuentra, tanto por advección como por difusión, mecanismos de transporte que se tuvieron en cuenta bajo consideraciones fluidodinámicas utilizando OpenFOAM. Se utilizaron 2 programas dedicados a las respectivas físicas involucradas, OpenMC (método Monte-Carlo) para la parte neutrónica y OpenFOAM para la parte fluidodinámica. Se aplicó con ´éxito el método propuesto al tanque reflector del reactor OPAL, reactor de investigación diseñado por INVAP S.E., obteniéndose niveles de activación para los isótopos 16"N , 17"N y 3"H significativamente menores al que la metodología conservativa en uso actualmente predice.