Metodologías para la reproducción de transitorios de ruido neutrónico en reactores nucleares pwr
- Autores: Nicolás Olmo Juan
- Directores de la Tesis: Gumersindo Verdú Martín (dir. tes.), Rafael Miró Herrero (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Politècnica de València ( España ) en 2020
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: José Cesar Queral Salazar (presid.), Claubia Pereira Bezerra Lima (secret.), Cristina Montalvo Martin (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería y Producción Industrial por la Universitat Politècnica de València
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: RiuNet
- Resumen
En el seguimiento y control de los reactores nucleares PWR durante su normal operación, se realiza la monitorización del flujo neutrónico con la finalidad de determinar la potencia generada en el interior del mismo, en cada instante. Sin embargo, la señal adquirida no contiene únicamente el valor medio del flujo neutrónico para cada momento, pues siempre se registra la existencia de unas pequeñas fluctuaciones respecto a éste. Estas fluctuaciones, que reciben el nombre de ruido neutrónico, presentan su origen en ligeras variaciones de las secciones eficaces debido a cambios en la geometría del reactor por la vibración de sus componentes, la temperatura del combustible y/o el moderador, o en otros parámetros termohidráulicos.
En los últimos años se ha registrado, a lo largo de varios ciclos de operación en los reactores PWR de tipo KWU, una variación en la magnitud del ruido neutrónico registrada. Esta variabilidad, cuya causa aún no se ha podido descubrir y que se traduce en un incremento o decremento de la amplitud de las fluctuaciones detectadas, ha provocado un nuevo aumento en el interés que esta fenomenología posee para la industria y los organismos reguladores. Esta renovada atención ha provocado la creación de un proyecto H2020 CORTEX en el que participan universidades, centros de investigación y operadores de centrales nucleares; y que tiene como principales objetivos la mejora de la comprensión de la fenomenología del ruido neutrónico, así como el desarrollo y la validación de mejores técnicas para su análisis que pueden ser aplicadas en los reactores comerciales.
Por este motivo, en la presente tesis se pretende mejorar la comprensión existente respecto a la fenomenología del ruido neutrónico presente en los reactores PWR. Para ello, se considera indispensable el desarrollo de nuevas metodologías y técnicas para la simulación de este tipo de transitorios. Especialmente, por la ausencia, hasta la fecha, de herramientas basadas en el dominio temporal para la reproducción de transitorios de ruido neutrónico en los reactores PWR.
Por ello, se propone la introducción de cambios en el código fuente del código de difusión neutrónica 3D PARCS, permitiendo así la simulación de transitorios debidos a la existencia de una fuente de ruido neutrónico. Además, se realiza su validación frente al simulador de ruido neutrónico CORE SIM, basado en el dominio de la frecuencia y que se considera el estado del arte para las herramientas de diagnóstico del ruido neutrónico, para una serie de casos representativos de los tipos de fuente teóricas que se podrían encontrar en el interior de un reactor.
Se desarrolla también toda una metodología, que incluye la generación de nuevas secciones eficaces mediante el código de Monte Carlo Serpent, que permita tener en cuenta cambios en la geometría del reactor, como son aquellos debidos a la vibración de los elementos combustibles, intentando de esta forma reproducir los experimentos llevados a término en el reactor experimental CROCUS, de la EPFL en Laussane (Suiza).
Por último, se presenta la validación de la capacidad de PARCS para simular transitorios reales de ruido neutrónico registrados en la operación de un reactor KWU. Para ello, se realiza la descomposición de la señal adquirida mediante el análisis SVD con el objetivo de obtener la evolución temporal y la distribución espacial de la fuente de ruido, reintroduciéndola como una perturbación en la densidad en una simulación acoplada del código termohidráulico TRACE con PARCS. De esta forma, el acoplamiento con el código TRACE habilita la capacidad de afrontar, de forma conjunta, la posible realimentación que se produzca entre la la termohidráulica y la neutrónica. No existiendo, hasta ahora, ninguna herramienta para el estudio del ruido neutrónico que incluya el estudio combinado de ambas fenomenologías para el dominio temporal.
