Resumen de Comparação entre o método calorimétrico e o método do balanço térmico na calibração de potência do reator nuclear de pesquisa TRIGA IPR-R1

Amir Zacarías Mesquita, Hugo César Rezende, Rose Mary Gomes do Prado Souza

• português

  Passados vários anos desde que os primeiros reatores nucleares de pesquisa TRIGA foram construídos, diversas metodologias foram utilizadas para calibração da potência térmica fornecida pelo núcleo. Nas operações normais a potência dos reatores nucleares é monitorada por meio de instrumentos que medem o fluxo de nêutrons. A calibração destes instrumentos é sempre feita por procedimentos térmicos. A medição mais exata possível do valor da potência é importante para o conhecimento do fluxo de nêutrons e para o cálculo da quantidade de combustível queimado (235U). A queima é linearmente dependente da potência térmica e sua determinação com precisão é importante também no cálculo dos produtos de fissão, da atividade dos combustíveis, do calor gerado no decaimento e na radiotoxidade. O propósito deste artigo é apresentar os resultados da calibração da potência térmica realizada em 05 de março de 2009 no reator TRIGA IPR-R1 do CDTN localizado em Belo Horizonte (Brasil). Foram utilizados dois procedimentos: o calorimétrico e o de balanço de calor no sistema de refrigeração. O método calorimétrico foi realizado com o reator operando na potência de 100 kW (indicação do canal neutrônico linear) e com o sistema de refrigeração forçado desligado. A taxa de aumento da temperatura da água foi registrada e a potência foi calculada em função deste aumento de temperatura e da capacidade térmica do sistema. O método do balanço térmico consiste no balanço em estado estacionário no sistema primário de refrigeração. Neste método as temperaturas de entrada e saída e a vazão da água no primário são monitoradas. Ao calor transferido através do primário são adicionadas as fugas de calor do poço do reator.

• English

  Since the first nuclear reactor was built, a number of methodological variations have been evolved for the calibration of the reactor thermal power. Power monitoring of reactors is done by means of neutronic instruments, but its calibration is always done by thermal procedures. The purpose of this paper is to present the results of the thermal power calibration carried out on March 5th, 2009 in the IPR-R TRIGA reactor. It was used two procedures: the calorimetric and heat balance methods. The calorimetric procedure was done with the reactor operating at a constant power, with primary cooling system switched off. The rate of temperature rise of the water was recorded. The reactor power is calculate as a function of the temperature-rise rate and the system heat capacity constant. The heat balance procedure consists in the steady-state energy balance of the primary cooling loop of the reactor. For this balance, the inlet and outlet temperatures and the water flow in the primary cooling loop were measured. The heat transferred through the primary loop was added to the heat leakage from the reactor pool. The calorimetric method calibration presented a large uncertainty. The main source of error was the determination of the heat content of the system, due to a large uncertainty in the volume of the water in the system and a lack of homogenization of the water temperature. The heat balance calibration in the primary loop is the standard procedure for calibrating the power of the IPR-R1 TRIGA nuclear reactor