Evaluación experimental de las características del enfriamiento pasivo de la cámara de combustible del Reactor Nuclear de Lecho Fijo (FBNR)

Solano Díaz, Erika Cristina

2016-04-06

Solano Díaz, E. C. (2016). Evaluación experimental de las características del enfriamiento pasivo de la cámara de combustible del Reactor Nuclear de Lecho Fijo (FBNR). 221 hojas. Quito : EPN.
T-IQ/1006/CD 7025

Descargar documento

El Reactor Nuclear de Lecho Fijo (FBNR) es un concepto de reactor nuclear pequeño que incorpora componentes destinados al enfriamiento pasivo. El principal objetivo del presente trabajo ha sido el determinar la factibilidad y los limitantes del proceso de enfriamiento. El combustible del FBNR está encapsulado en esferas que contienen UO2 como fuente nuclear. En caso de cualquier interrupción en el flujo de refrigerante, las esferas descienden hacia la cámara de combustible helicoidal y el calor de desintegración se disipa hacia el agua del reservorio. Se desarrolló un modelo matemático con base en técnicas de homogenización para derivar expresiones efectivas para las propiedades termofísicas de un medio continuo idealizado, representativo de la cámara y sus elementos. Se condujo, en Solidworks, una simulación del proceso. La temperatura máxima fue 901,5 °C, misma que está por debajo de los 1204,4 °C que se recomiendan como parámetro de seguridad. La temperatura podrá controlarse durante 29 días y 18 horas antes de la evaporación total del agua. Adicionalmente se construyó un entorno experimental donde electricidad circulaba a través de una resistencia de inmersión. Se verificaron los resultados de simulación del enfriamiento del emisor mediante la correspondiente experimentación térmica.

The Fixed Bed Nuclear Reactor (FBNR) is a Generation IV small reactor concept that incorporates passive safety features. The main objective of the present work has been to evaluate the feasibility and limiting parameters of the passive cooling process. The fuel in the FBNR is enclosed in spheres which contain UO2 as the nuclear source. In case of any flow interruption of the liquid coolant, the pebbles descend into the helical fuel chamber and the resulting decay heat is dissipated to the water reservoir. A mathematical model for the fuel chamber was developed based on homogenization techniques to derive effective expressions for the thermophysical properties of an idealized continuum, representative of the chamber and fuel elements. A mathematical simulation of the passive energy transfer was conducted in Solidworks. The maximum temperature reached was 901,5 °C, which falls under the 1204,4 °C recommended as a safety parameter. It will be possible to control said temperature for 29 days and 18 hours before the total evaporation of the water. Moreover, an experimental setting was built where electricity circulated through an immersion resistance. The results of the simulation of the cooling of the emitter were verified through the corresponding thermal experimentation.

Luna Aguilera, Gloria Maribel, director

Transferencia de calor; Reactor nuclear de lecho fijo (FBNR); Simulación matemática;