Carbeto de silício reforçado com fibras de Hi-Nicalon tipo S como revestimento de reatores PWR - avaliação neutrônica

• Autor(a) principal: Rochkhudson Batista de Faria
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-APCN89
• topic: PWR; Revestimento e Hi-Nicalon tipo S; Revestimentos; Reatores de agua pressurizada; Engenharia nuclear; Análise por ativação nuclear

Neste estudo, o Carbeto de Silício reforçado com fibras de Hi-Nicalon tipo S (SiC HNS) (proposto), foi estudado como revestimento de combustível nuclear de um reator PWR, bem como os tubos guias. Os resultados foram comparados com o revestimento Zircaloy (convencional). Do ponto de vista neutrônico o SiC HNS foi analisado no estado estacionário e durante a evolução do combustível. Do ponto de vista térmico, ele foi avaliado quanto à sua transferência de calor no núcleo do reator e em um recipiente de resfriamento após a irradiação. Para validar a metodologia utilizada, um elemento combustível do benchmark (ECB) foi simulado. Em seguida, o revestimento convencional do combustível foi substituído pelo SiC HNS. Os resultados obtidos mostraram a necessidade de uma avaliação térmica, uma vez que, para os cálculos neutrônicos era necessário o uso de uma temperatura média de trabalho para cada material simulado. Para avaliar a temperatura média de operação do combustível, do revestimento e do moderador, utilizou-se o código RELAP5. Um modelo simplificado do núcleo do reator da usina de Angra II foi usado no estudo termo-hidráulico que simulou separadamente, o comportamento dos revestimentos (Zircaloy e SiC HNS). Com os resultados obtidos usando o RELAP5, os revestimentos do ECB foram avaliados sob o aspecto neutrônico. Então, foram consideradas as condições normais de operação, no estado estacionário à Begin Of Life, a Cold Zero Power e a Hot Full Power. Foram analisados e comparados os impactos das varetas de veneno queimável e das variações das temperaturas, nos valores dos fatores de multiplicação e coeficiente de reatividade de temperatura com o uso dos revestimentos, Zircaloy e SiC HNS. Assim, o estudo foi estendido e a mesma metodologia foi aplicada ao núcleo do reator de Angra II, onde foram avaliadas as variações nas composições de boro e veneno queimável, além da razão de conversão (C) durante a evolução do combustível. As análises neutrônicas foram feitas usando o sistema de código SCALE 6.0 (Standardized Computer Analysis for Licensing Evaluation). Finalmente, uma vareta de combustível do ECB após a sua queima total, foi analisada via código computacional ANSYS, em termos da transferência de calor, do combustível para os revestimentos, Zircaloy e SiC HNS, e dos revestimentos para a água de refrigeração após a irradiação.