Modelado y análisis de un sistema de seguridad pasivo de extracción de calor residual para un reactor integrado.
En la presente tesis se realiza el modelado y análisis determinista de un sistema de seguridad pasivo de extracción de calor residual (SSECR), mediante los cuales se pretende adquirir conocimiento al respecto, participar y dar soporte al diseño de reactores integrados. Se exponen antecedentes sobre...
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| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2018
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/730/1/1Domanski_1.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | En la presente tesis se realiza el modelado y análisis determinista de un sistema de seguridad pasivo de extracción de calor residual (SSECR), mediante los cuales se pretende adquirir conocimiento al respecto, participar y dar soporte al diseño de reactores integrados.
Se exponen antecedentes sobre la experiencia operativa de este tipo de condensadores en reactores tipo BWR y se mencionan distintos reactores avanzados que los están incorporando en sus diseños. De esta búsqueda bibliográfica se encontró que este tipo de condensadores constituyen una buena opción para sistemas de remoción de calor residual ya que, en general, el historial de funcionamiento de los mismos en centrales nucleares ha sido bueno. Los análisis que se presentan en este trabajo se aplican a un reactor integrado tipo CAREM, por lo que se requirió un estudio previo de sus características principales y fenomenología involucrada, así como también, sobre los sistemas que posee, haciendo énfasis en el sistema de seguridad de extracción de calor residual que se toma como base para el trabajo.
Este sistema de seguridad opera condensando vapor del sistema primario en tubos que transfieren el calor a piletas ubicadas en la contención, y retornando el condensado al RPR mediante circulación natural. El mismo debe ser diseñado de acuerdo a ciertos criterios y consideraciones para cumplir con su función de limitar y reducir la presión en el reactor. Por lo tanto, con sustento analítico, se realiza un análisis detallado para establecer criterios de dimensionamiento para la potencia mínima que debe extraer el SSECR y para su altura respecto del nivel de agua dentro del recipiente de presión, a fin de que se establezca la circulación natural en el sistema para la remoción de potencia. Además, se presentan los criterios de dimensionamiento y cuantificación del volumen de agua mínimo requerido en las piletas a las cuales el SSECR entrega la potencia removida.
Luego, se describen las distintas etapas comprendidas en el análisis determinista de seguridad que se llevan a cabo para realizar este trabajo, siendo una de las principales tareas el desarrollo de un modelo detallado del sistema de extracción de calor residual y de la pileta a la cual se transfiere el calor, utilizando el código de planta RELAP5.
Una vez desarrollado este modelo, se lo utiliza de manera aislada (con datos del sistema primario como condiciones de contorno) para realizar una caracterización del sistema con los datos y características originales. Así, se estudia el comportamiento del fluido dentro de los tubos del condensador, se analizan los coeficientes de transferencia de calor donde se observa, entre otras cosas, que la resistencia térmica dominante es la del tubo. Asimismo, se obtiene la curva de eficiencia del equipo. Luego, se estudia la performance del sistema frente a variantes de diseño mediante estudios paramétricos en longitud de los tubos del condensador, fracción de vacío a la entrada del sistema y fricción equivalente del circuito. Se apreció una disminución en la eficiencia del equipo frente a una reducción en la longitud de los tubos, cuando el equipo funciona con líquido y frente a un aumento de las fricciones en el circuito.
Finalmente, este modelo del sistema de seguridad se integra al modelo RELAP5 existente del reactor para estudiar la fenomenología asociada a eventos donde interviene este sistema. Se analizan eventos de la familia de disminución de remoción de calor por el sistema secundario, en donde la función principalmente afectada es la de refrigeración del
sistema primario, verificándose que la actuación exitosa de este sistema de seguridad resulta suficiente para cumplir con las funciones de seguridad sin requerir acciones humanas. También se incluye la descripción de un evento de fallas múltiples a fin de demostrar la capacidad de auto-extinción del reactor, limitación de la presión y refrigeración adecuada a través del sistema de seguridad. En todos los casos, se verifica el cumplimiento de los criterios de diseño del equipo. |
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