Análise termohidráulica de um conjunto combustível do reator AP1000 com o uso de óxidos mistos de U/Th
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFPE |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/35443 |
Resumo: | O cenário energético brasileiro está passando por mudanças desde os últimos cinco anos, no qual, as fontes renováveis de energia estão exercendo uma participação cada vez maior, apresentando um crescimento constante, ao contrário da nuclear que vive uma estagnação. Novas pesquisas veem sendo desenvolvidas desde a última década com relação ao uso do tório como possível alternativa para os problemas futuros em relação ao urânio, além da possibilidade de aplicação em reatores que estão em operação atualmente, bem como sua utilização em reatores inovativos (Geração IV). O tório possui características bastante atraentes para as centrais nucleares, como é o caso de suas propriedades termofísicas e suas características neutrônicas, que acarreta nos principais atrativos que são a capacidade de produção do U²³³: redução da produção de plutônio; bem como de actinídeos menores, destacando-se tanto no âmbito da geração de energia, quanto da sustentabilidade. No presente trabalho, um estudo termohidráulico do reator AP1000 foi desenvolvido com a finalidade de avaliar uma possível mudança no combustível, este por sua vez, deixando de operar com UO₂ e passando a ser formado por uma mistura de óxidos de (U,Th)O₂. Os resultados obtidos apresentam a possibilidade de conversão do combustível com relação aos valores encontrados para os limites térmicos, os quais estão dentro do intervalo de aceitação informado nos relatórios divulgados pela construtora Westinghouse, como também em relação à literatura. O acoplamento neutrônico/termohidráulico foi realizado através do software MCNP6 (para os cálculos neutrônicos) e do Ansys CFX (para a análise termohidráulica). Os resultados revelaram uma densidade de potência máxima inferior ao comumente obtido no AP1000, corroborando com os critérios de segurança. Em consonância com a densidade de potência, a temperatura máxima atingida no combustível também foi encontrada inferior, assim como para os demais elementos que compõem as varetas. |
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Novas pesquisas veem sendo desenvolvidas desde a última década com relação ao uso do tório como possível alternativa para os problemas futuros em relação ao urânio, além da possibilidade de aplicação em reatores que estão em operação atualmente, bem como sua utilização em reatores inovativos (Geração IV). O tório possui características bastante atraentes para as centrais nucleares, como é o caso de suas propriedades termofísicas e suas características neutrônicas, que acarreta nos principais atrativos que são a capacidade de produção do U²³³: redução da produção de plutônio; bem como de actinídeos menores, destacando-se tanto no âmbito da geração de energia, quanto da sustentabilidade. No presente trabalho, um estudo termohidráulico do reator AP1000 foi desenvolvido com a finalidade de avaliar uma possível mudança no combustível, este por sua vez, deixando de operar com UO₂ e passando a ser formado por uma mistura de óxidos de (U,Th)O₂. Os resultados obtidos apresentam a possibilidade de conversão do combustível com relação aos valores encontrados para os limites térmicos, os quais estão dentro do intervalo de aceitação informado nos relatórios divulgados pela construtora Westinghouse, como também em relação à literatura. O acoplamento neutrônico/termohidráulico foi realizado através do software MCNP6 (para os cálculos neutrônicos) e do Ansys CFX (para a análise termohidráulica). Os resultados revelaram uma densidade de potência máxima inferior ao comumente obtido no AP1000, corroborando com os critérios de segurança. Em consonância com a densidade de potência, a temperatura máxima atingida no combustível também foi encontrada inferior, assim como para os demais elementos que compõem as varetas.CAPESThe Brazilian energy scenario has been changing since the last five years, in which renewable energy sources are playing an increasing share, presenting steady growth, unlike the nuclear one that is stagnating. New research has been underway since the last decade regarding the use of thorium as a possible alternative to future uranium problems, as well as the possibility of application in reactors that are currently in operation, as well as its use in innovative reactors (Generation IV). Thorium has very attractive characteristics for nuclear power plants, as in the case of its thermophysical properties and its neutron characteristics, which entails the main attractions that are the production capacity of U²³³; reduction of plutonium production; as well as smaller actinides, highlighting both energy generation and sustainability. In the present work, a thermohydraulic study of the AP1000 reactor was developed in order to evaluate a possible change in fuel, which in turn cases to operate with UO₂ and and is formed by a mixture of (U,Th)O₂. The results show the possibility of fuel conversion in relation to the values found for the thermal limits, which are within the acceptance range informed in the reports released by the Westinghouse construction company, as well as in relation to the literature. The neutron/thermohydraulic coupling was performed using MCNP6 software (for the neutronic calculations) and Ansys CFX (for the thermohydraulic analysis). The results revealed a maximum power density lower than commonly obtained in the AP1000, corroborating the safety criteria. In line with the power density, the maximum temperature reached in the fuel was also found lower, as well as for the other elements that make up the rods.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Tecnologias Energeticas e NuclearUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia nuclearAP1000PWRTórioTermohidráulicaCFXAnálise termohidráulica de um conjunto combustível do reator AP1000 com o uso de óxidos mistos de U/Thinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPELICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/35443/3/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD53ORIGINALDISSERTAÇÃO Caio Július César Miranda Rodrigues da Cunha.pdfDISSERTAÇÃO Caio Július César Miranda Rodrigues da Cunha.pdfapplication/pdf2173214https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/35443/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Caio%20J%c3%balius%20C%c3%a9sar%20Miranda%20Rodrigues%20da%20Cunha.pdf04ac3b28d7a4ee6d1b3aee7dc01345eaMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/35443/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52TEXTDISSERTAÇÃO Caio Július César Miranda Rodrigues da Cunha.pdf.txtDISSERTAÇÃO Caio Július César Miranda Rodrigues da Cunha.pdf.txtExtracted texttext/plain149107https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/35443/4/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Caio%20J%c3%balius%20C%c3%a9sar%20Miranda%20Rodrigues%20da%20Cunha.pdf.txt0ac5cf692f2afc27bede44bcb8677926MD54THUMBNAILDISSERTAÇÃO Caio Július César Miranda Rodrigues da Cunha.pdf.jpgDISSERTAÇÃO Caio Július César Miranda Rodrigues da Cunha.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1322https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/35443/5/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Caio%20J%c3%balius%20C%c3%a9sar%20Miranda%20Rodrigues%20da%20Cunha.pdf.jpga588c82924d9f3b09a0671129d310049MD55123456789/354432019-12-04 02:11:26.697oai:repositorio.ufpe.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpe.br/oai/requestattena@ufpe.bropendoar:22212019-12-04T05:11:26Repositório Institucional da UFPE - Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)false |
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