Neutrónica acoplada térmicamente de reactores de gas heterogéneos.

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Los reactores refrigerados por gas son actualmente una de las líneas dominantes de estudio dentro de la familia de reactores llamada de cuarta generación. En estos diseños, se asume como línea de desarrollo que los reactores térmicos a gas están asociados a combustibles del tipo de partículas rec...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Maturana, Roberto H.
Formato: Tesis NonPeerReviewed
Lenguaje:Español
Publicado: 2011
Materias:
Componentes y consideraciones de diseño de reactores
Control y funcionamiento de reactores
Enrichment
Emriquecimiento
Power coefficient
Coeficiente de potencia
Fuel cells
Celulas de combustibles
Generation four reactor
Reactores de cuarta generación
Acceso en línea:http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/364/1/1Maturana.pdf
Aporte de:
Repositorio Institucional Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro (RICABIB) de Instituto Balseiro
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description Los reactores refrigerados por gas son actualmente una de las líneas dominantes de estudio dentro de la familia de reactores llamada de cuarta generación. En estos diseños, se asume como línea de desarrollo que los reactores térmicos a gas están asociados a combustibles del tipo de partículas recubiertas. Esta suposición de diseño necesariamente conlleva a dos consecuencias que limitan la economía del concepto: núcleos neutrónicamente homogéneos y de baja densidad de potencia. Hasta el presente se puede concluir que geometrías derivadas de reactores de gas fuertemente heterogéneos llevan necesariamente a considerar criterios de estabilidad para las configuraciones neutrónicas que requieren de diseños simultáneos de la transferencia de calor y la cinética de los coeficientes de potencia. En este trabajo se investiga y desarrolla una metodología para el estudio neutrónico de celdas de reactores de gas heterogéneas, planteando explícitamente el acople térmico de manera de analizar la estabilidad de las configuraciones. Se generó una herramienta que permite calcular los perfiles de temperatura de los distintos componentes que conforman el núcleo de un reactor tipo Advanced Gascooled Reactor (AGR), refrigerado por dióxido de carbono y moderado por grafito. Se utiliza el código de celda WIMS modelando la celda combustible del AGR, para calcular el factor de multiplicación efectivo, para diferentes condiciones del reactor, gracias al acople con el modelo termohidráulico desarrollado. Utilizando el modelo acoplado neutrónico-térmico, se calcula el coeficiente de potencia del AGR, en distintas posiciones dentro de un canal combustible promedio. Se encontró que, bajo las aproximaciones realizadas, la configuración heterogénea del reactor AGR es neutrónica y térmicamente estable. El modelo desarrollado permite analizar a futuro nuevas configuraciones, en especial de reactores avanzados, para llevarlas sistemáticamente a diseños heterogéneos estables.
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spelling I25-R131-3642012-10-25T13:28:04Z Neutrónica acoplada térmicamente de reactores de gas heterogéneos. Neutronic-thermal coupled analysis of heterogeneous gas cooled reactors. Maturana, Roberto H. Componentes y consideraciones de diseño de reactores Control y funcionamiento de reactores Enrichment Emriquecimiento Power coefficient Coeficiente de potencia Fuel cells Celulas de combustibles Generation four reactor Reactores de cuarta generación Los reactores refrigerados por gas son actualmente una de las líneas dominantes de estudio dentro de la familia de reactores llamada de cuarta generación. En estos diseños, se asume como línea de desarrollo que los reactores térmicos a gas están asociados a combustibles del tipo de partículas recubiertas. Esta suposición de diseño necesariamente conlleva a dos consecuencias que limitan la economía del concepto: núcleos neutrónicamente homogéneos y de baja densidad de potencia. Hasta el presente se puede concluir que geometrías derivadas de reactores de gas fuertemente heterogéneos llevan necesariamente a considerar criterios de estabilidad para las configuraciones neutrónicas que requieren de diseños simultáneos de la transferencia de calor y la cinética de los coeficientes de potencia. En este trabajo se investiga y desarrolla una metodología para el estudio neutrónico de celdas de reactores de gas heterogéneas, planteando explícitamente el acople térmico de manera de analizar la estabilidad de las configuraciones. Se generó una herramienta que permite calcular los perfiles de temperatura de los distintos componentes que conforman el núcleo de un reactor tipo Advanced Gascooled Reactor (AGR), refrigerado por dióxido de carbono y moderado por grafito. Se utiliza el código de celda WIMS modelando la celda combustible del AGR, para calcular el factor de multiplicación efectivo, para diferentes condiciones del reactor, gracias al acople con el modelo termohidráulico desarrollado. Utilizando el modelo acoplado neutrónico-térmico, se calcula el coeficiente de potencia del AGR, en distintas posiciones dentro de un canal combustible promedio. Se encontró que, bajo las aproximaciones realizadas, la configuración heterogénea del reactor AGR es neutrónica y térmicamente estable. El modelo desarrollado permite analizar a futuro nuevas configuraciones, en especial de reactores avanzados, para llevarlas sistemáticamente a diseños heterogéneos estables. At present, gas cooled reactors are one of the dominant lines of study within the reactor family called generation four. In these designs it is assumed, as a development line, that thermal gas cooled reactors are associated with fuel coated particles. This design assumption necessarily leads into two consequences that limit the concept economy: neutronic homogeneous cores and low power density. At present we can conclude that geometries derived from highly heterogeneous gas reactors necessarily lead to consider stability criteria for neutronic configurations that require simultaneous design of heat transfer and kinetic of power coefficients. This work investigates and develops a methodology for neutronic study of heterogeneous gas reactors cells, where the thermal coupling is explicitly posed in order to analyze the stability of configurations. A tool that calculates the temperature profiles of the various components within the core of the Advanced Gas-cooled Reactor (AGR), carbon dioxide cooled and graphite moderated, was developed. The WIMS code for neutronic cell calculations is been utilized to model the AGR fuel cell and to calculate the effective multiplication factor for different reactor conditions, using the coupling thermal-hydraulic model developed. Using the neutronic-thermal coupled model, the power coefficient of AGR was calculated at different positions within an average fuel channel. It was found that under the approximations made, the heterogeneous configuration of AGR reactor is neutronic and thermally stable. The developed model allows analyzing new configurations in future, especially of advanced reactors, to lead them systematically to heterogeneous stable designs. 2011-11-04 Tesis NonPeerReviewed application/pdf http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/364/1/1Maturana.pdf es Maturana, Roberto H. (2011) Neutrónica acoplada térmicamente de reactores de gas heterogéneos. / Neutronic-thermal coupled analysis of heterogeneous gas cooled reactors. Maestría en Ingeniería, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro. http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/364/

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