Aplicação de métodos autorregressivos e coeficientes de Lyapunov para estudos de instabilidades em reatores nucleares

• Autor(a) principal: Wilmer Aruquipa Coloma
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-AWZM9X
• topic: Expoentes de Lyapunov; Decay ratio; DRARMA; Análise de instabilidade; BWR; MatLab; Reatores a agua fervente; Engenharia nuclear; MATLAB (Programa de computador); Reatores nucleares; Liapunov, Funções de

Os reatores nucleares são suscetíveis a instabilidade, provocando oscilações na potência do reator em regiões de trabalho específicas caracterizadas por determinados valores de potência e vazão de refrigerante. Durante o startup do reator, existe uma probabilidade maior de que estas regiões de instabilidade estejam presentes; outra razão pode ser devido a processos transitórios em alguns parâmetros do reator. A análise da evolução temporal da potência revela um processo estável ou instável após a perturbação em um reator de água leve do tipo BWR (Boiling Water Reactor) Reator de Água Fervente. Neste trabalho, o problema da instabilidade foi abordado de duas formas. A primeira forma é baseada no modelo ARMA (Autoregressive Moving Average models). Este modelo foi utilizado para calcular a razão de decaimento, chamada de Decay Ratio (DR), e frequência natural (NF) das oscilações, parâmetros que indicam se o um sinal de potência é estável ou não. Neste sentido, foi desenvolvido o código DRARMA. Na segunda forma, analisam-se os problemas de instabilidade utilizando os conceitos clássicos de sistemas não lineares, como os expoentes de Lyapunov, espaço de fase e atratores. Os expoentes de Lyapunov quantificam a divergência exponencial das trajetórias inicialmente próximas do espaço de fases e estimam a quantidade de caos em um sistema; o espaço de fase e os atratores descrevem o comportamento dinâmico do sistema. O principal objetivo do estudo dos fenômenos de instabilidade em reatores nucleares é tentar identificar pontos ou regiões de operação que possam levar a condições de oscilações de potência. As duas abordagens foram aplicadas a dois conjuntos de sinais. O primeiro conjunto é proveniente de sinais de eventos de instabilidade dos reatores comerciais Forsmark 1 e 2, foram utilizados para validar o código DRARMA. O segundo conjunto foi obtido a partir da simulação de eventos transitórios do reator Peach Bottom; para a simulação, foram utilizados os códigos PARCS e RELAP5, para o cálculo acoplado neutrônico/termo-hidráulico. Para todas as análises feitas neste trabalho, foi usado o software Matlab, devido à sua facilidade de programação e ferramentas disponíveis. A metodologia desenvolvida e utilizada apresentou resultados satisfatórios no estudo de instabilidades em BWRs, conforme demonstrado neste trabalho