Análise numérica e projeto de experimento em escala do sistema da camada de água quente do Reator Multipropósito Brasileiro

• Main Author: Fernando Lage Araujo Schweizer
• Other Authors: Maria Auxiliadora Fortini Veloso
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Minas Gerais 2014
• Online Access: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9UPMCK

=== The Brazilian Multipurpose Reactor (RMB) consists in a 30 MW open pool research reactor and its design is currently in development. The RMB is intended to produce a neutron flux applied at material irradiation for radioisotope production and materials and nuclear fuel tests. The reactor is immersed in a deep water pool needed for radiation shielding and thermal protection. A heating and purifying system is applied in research reactors with high thermal power in order to create a Hot Water Layer (HWL) on the pool top preventing that contaminated water from the reactor core neighboring reaches its surface reducing the room radiation dose rate. This dissertation presents a study of the HWL behavior during the reactor operation first hours where perturbations due to the cooling system and pool heating induce a mixing flow in the HWL reducing its protection. Numerical simulations using the CFD code CFX 14.0 have been performed for theoretical dose rate estimation during reactor operation, for a 1/10 scaled down model using dimensional analysis and mesh testing as an initial verification of the commercial code application. Equipments and sensor needed for an experimental bench project were defined by the CFD numerical simulation. === O Reator Multipropósito Brasileiro (RMB) consiste em um reator de pesquisa do tipo piscina aberta com 30 MW de potência e está atualmente em seu projeto básico. O RMB tem a finalidade de produzir um fluxo de nêutrons aplicado à irradiação de materiais para a produção de radioisótopos, testes de materiais e combustíveis nucleares. Para proteção contra a radiação emitida pelo reator, este se encontra imerso em uma piscina de água que atua como uma blindagem e proteção térmica. Para reatores de pesquisa de alta potência como o RMB, é utilizado um sistema de filtragem e aquecimento da água no topo da piscina que cria uma camada de água quente (CAQ) estratificada e purificada que evita que a água contaminada da piscina, próxima ao núcleo do reator, atinja a sua superfície, reduzindo a dose de radiação na sala do reator. Nesta dissertação é realizado um estudo do comportamento desta camada durante as primeiras horas de funcionamento do reator, em que perturbações provocadas devido aos circuitos de refrigeração e o aquecimento da piscina provocam uma agitação na CAQ, o que reduz a sua proteção. Simulações numéricas utilizando mecânica dos fluidos computacional foram realizadas para a estimativa da taxa de dose de radiação teórica durante a operação do reator, possibilitando o um prévio dimensionamento e posicionamento dos componentes do sistema, reprodução em escala 1/10 da piscina do reator, aplicando análise adimensional e um teste de malha, como forma inicial de verificação do código comercial Ansys CFX 14.0. Concomitante a etapa de simulação numérica, são definidos equipamentos e sensores necessários ao projeto de uma bancada experimental capaz de validar a aplicação do código comercial pela comparação dos resultados das simulações com valores experimentais.