Fluidodinâmica Computacional na Simulação Realística de Reatores Nucleares de Leito de Bolas Operando a Potência Reduzida em Condiciones de Perda de Refrigerante

Abstract

A viabilidade tecnológica de sistemas nucleares depende de um sistema de segurança eficiente na operação de suas plantas. Para os promissores reatores de temperatura muito elevada refrigerados a gás com núcleo de leito de bolas, esforços estão sendo empreendidos com alguns reatores experimentais, a exemplo do modelo HTR (High Temperature Reactor)-10. Neste trabalho, são realizadas simulações termohidráulicas do núcleo do reator de tipo leito de bolas HTR-10, usado como estudo de caso, para investigar, dentre outros fatores, o efeito da redução da taxa de escoamento do fluido refrigerante no perfil de temperatura do núcleo. Adotou-se técnicas de dinâmica de fluidos computacional (CFD) com uma abordagem realística para modelar e simular uma geometria que representa uma coluna da seção central do núcleo do reator. Para simplificar a disposição dos elementos combustíveis no interior do núcleo, é usado o arranjo cúbico centrado no corpo (BCC). Os dados de entrada usados foram extraídos do relatório técnico de problemas de benchmark divulgado pela IAEA (TECDOC-1694). Os resultados mostram os perfis de temperatura no interior das bolas de combustível considerando regimes de perda de refrigerante. As temperaturas máximas alcançadas não excedem o limite de segurança projetado para o tipo de combustível nuclear do reator.