Contribuições ao uso de tório em reatores de água pressurizada - aspectos neutrônicos

• Autor(a) principal: Víctor Faria de Castro
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/41481
• topic: Tório; Combustível nuclear reprocessado; Sistemas PWR; Neutrônica de reatores; Engenharia nuclear; Tório; Combustíveis para reatores nucleares - Reprocessamento; Reatores nucleares; Análise por ativação nuclear

Neste trabalho foi avaliada a viabilidade neutrônica do uso de um combustível reprocessado diluído em tório em sistemas do tipo PWR já existentes. Utilizando o pacote de códigos nucleares SCALE 6.0, a análise foi realizada com base em parâmetros neutrônicos, como o fator de multiplicação neutrônico, coeficientes de reatividade de temperatura e fração de nêutrons atrasados, e na distribuição isotópica ao longo de um ciclo de queima. Primeiramente, modelou-se o núcleo padrão de um PWR baseado no FSAR de Angra 2 e obteve-se o fator de multiplicação infinito que serviu de parâmetro principal durante a análise do núcleo. O combustível reprocessado utilizando a técnica UREX+ foi diluído em tório a diversas concentrações e inserido no núcleo padrão, substituindo o combustível UO2. Após a análise em estado estacionário usando o código KENO-VI, foram feitos os cálculos de queima com o ORIGEN-S, ambos parte do pacote do SCALE 6.0. Inicialmente foi avaliado o núcleo e posteriormente os elementos combustíveis. Nesta etapa, também utilizou-se o código NEWT para o transporte neutrônico, a fim de se obter parâmetros físicos para geração de seções de choques homogeneizadas. Também foram feitas análises de supercélulas ao se inserir o combustível proposto. Na parte final do trabalho, o núcleo foi remodelado com a retirada das varetas de IFBA. Os resultados mostram que o uso do combustível proposto reduz o coeficiente de reatividade negativo de temperatura, além da fração de nêutrons atrasados. A observância desses parâmetros fundamentais de segurança sugere que os dispositivos de controle usados em PWR padrões devem ser reavaliados. Verifica-se também que a introdução do combustível reprocessado diluído em tório introduz algumas vantagens, tais como a possibilidade de extensão da queima e a não necessidade de utilização de veneno queimável. Ressalta-se também que a técnica de reprocessamento selecionada, conforma com os tratados de não-proliferação e reduz os resíduos decorrentes de um ciclo aberto do combustível. Este trabalho, parte de um projeto mais amplo que visa avaliar a viabilidade do uso de tório em sistemas do tipo PWR já existentes, introduz novos enfoques nessa área, ao estudar o combustível reprocessado diluído em tório. Em todos os casos estudados com o NEWT foram geradas seções de choque homogeneizadas para subsequente utilização em códigos nodais, i.e., PARCS, para serem posteriormente usadas em uma análise acoplando a neutrônica e a termohidráulica, i.e., PARCS-RELAP.