INVESTIGADORES
MARCEL Christian Pablo
congresos y reuniones científicas
Título:
CIRCUITO PARA LA DETECCIÓN DE FLUJO CRÍTICO DE CALOR EN EL CENTRO ATÓMICO BARILOCHE: MOTIVACIONES DEL PROYECTO Y PERSPECTIVAS A FUTURO
Autor/es:
HERNANDEZ, NICOLÁS ROBERTO; MARCEL CHRISTIAN PABLO; MASSON, V.; RAUSCHERT, A.
Reunión:
Simposio; Reunión Anual Asociación Argentina de Tecnología Nuclear (AATN) XL; 2013
Institución organizadora:
Asociación Argentina de Tecnología Nuclear
Resumen:
El fenómeno denominado flujo
crítico de calor (CHF, por sus siglas en inglés) es el principal limitante de
la potencia térmica extraíble de una central nuclear. Cuando este ocurre, una
película continua de vapor se extiende alrededor de una zona reducida de las
vainas del elemento combustible (EC), produciéndose una drástica caída en el
coeficiente de transferencia térmica al refrigerante y un incremento abrupto en
la temperatura de las vainas en esta zona. Para evitar la ocurrencia de este
fenómeno en el reactor, se aplican coeficientes de seguridad de forma de
operarlo debajo de la potencia a la cual se produce CHF.
El estudio de caracterización
de un elemento combustible respecto al CHF permite no sólo determinar la
potencia y condiciones de flujo exactas bajo las cuales se produce el fenómeno,
sino también proponer mejoras en la geometría de los EC tendientes a retardar
el surgimiento de CHF en el reactor y aumentar la potencia extraíble.
La física asociada al fenómeno
hace imposible su resolución mediante las técnicas de simulación numérica
actuales, lo cual hace mandatorio el uso de técnicas experimentales para el
estudio del problema.
Si bien los ensayos deben
realizarse sobre un simil de EC a escala geométrica 1:1, es posible reducir
drásticamente los parámetros de potencia y presión utilizando técnicas de
escaleo fluido-a-fluido. El circuito que se está construyendo en el Laboratorio
de Termohidráulica del Centro Atómico Bariloche, hará uso de freón R134a como refrigerante,
con lo cual se pudo establecer la potencia nominal del circuito en 1 MW, unas
16 veces menor a la requerida en ensayos con agua. Otra ventaja del diseño es
el calentamiento directo de las vainas calefactoras, lo que posibilita la
utilización de termocuplas deslizantes para el mapeo de la temperatura
superficial en las vainas. Esto último permite identificar las zonas susceptibles
a producir CHF al tiempo que se pueden proponer modificaciones en los EC para el
retardo del fenómeno en dichos puntos.
Contar con esta facilidad de
ensayos en el país representa una gran ventaja económica y estratégica dados el
déficit energético local y el costo internacional de este tipo de ensayos. Los incrementos
de potencia del orden del 10% derivados de estos estudios en centrales
nucleares en el extranjero alientan fuertemente la rápida puesta en marcha del circuito
experimental.
