Thermo-hydraulic Simulation of AP1000 Nuclear Reactor Fuel Assembly

Leonardo Acosta Martínez; Carlos Rafael  García Hernández; Jesus  Rosales García; Annie  Ortiz Puentes

doi:10.14295/vetor.v31i1.13576

Autores

Leonardo Acosta Martínez Instituto Superior de Tecnologías y Ciencias Aplicadas (InSTEC), Universidad de La Habana
Carlos Rafael García Hernández Instituto Superior de Tecnologías y Ciencias Aplicadas (InSTEC), Universidad de La Habana https://orcid.org/0000-0001-8335-7790
Jesus Rosales García Instituto Superior de Tecnologías y Ciencias Aplicadas (InSTEC), Universidad de La Habana
Annie Ortiz Puentes Instituto Superior de Tecnologías y Ciencias Aplicadas (InSTEC), Universidad de La Habana

DOI:

https://doi.org/10.14295/vetor.v31i1.13576

Palavras-chave:

Termo-hidráulica, Simulação CFD, Reator Nuclear AP1000

Resumo

Um dos desafios da futura energia nuclear é o desenvolvimento de projetos de reatores nucleares mais seguros e eficientes. O reator AP1000 baseado no conceito PWR de geração III + possui várias vantagens, que podem ser resumidas como: uma construção modular, que facilita sua fabricação em série reduzindo o tempo total de construção, simplificação dos diferentes sistemas, redução do investimento de capital inicial e melhoria da segurança através da implementação de sistemas passivos de emergência. Por ser um projeto inovador, é importante estudar o comportamento termo-hidráulico do núcleo aplicando as ferramentas mais modernas. Para determinar o comportamento termo-hidráulico de um conjunto típico de combustível do núcleo do reator AP 1000, foi desenvolvido um modelo computacional baseado em CFD. Foi realizado um cálculo nêutron-termo-hidráulico acoplado que permitiu obter a distribuição da potência axial no conjunto típico de combustível. O modelo geométrico construído utiliza as dimensões certificadas para este tipo de instalação que constam dos respectivos manuais. O estudo termo-hidráulico realizado utilizou o programa ANSYS-CFX baseado em CFD, e considerou um oitavo da montagem do combustível. O cálculo de nêutrons foi realizado com o programa MCNPX versão 2.6e. O trabalho mostra os resultados que ilustram o comportamento da temperatura e da transferência de calor nas diferentes zonas do conjunto combustível. Os resultados obtidos estão de acordo com os dados relatados na literatura, o que permitiu a verificação da consistência do modelo proposto.

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