ANÁLISIS HIDRODINÁMICO DE UN SÍMIL ELEMENTO COMBUSTIBLE NUCLEAR

LAZO, PABLO; NALÍN, O.C.A.; MARCEL CHRISTIAN PABLO; MASSON, V.

CABA

Congreso; Asoc. Arg. de Tecnología Nuclear (AATN) - XLIV Reunión Anual 2017; 2017

Asoc. Arg. de Tecnología Nuclear (AATN)

La potencia producida en una central nuclear se encuentra limitada por la aparición del fenómeno de flujo crítico de calor (Critical Heat Flux o CHF). Este fenómeno está relacionado con las condiciones termohidráulicas locales del refrigerante en el elemento combustible. Si se lograsen modificar dichas condiciones sería posible aumentar la potencia producida, manteniendo los márgenes de seguridad. Por esta razón, la investigación del comportamiento del flujo en el interior de elementos combustibles ha sido un tema de investigación activo desde hace varias décadas. Hoy en día, a pesar de los avances en técnicas computacionales, los resultados numéricos siguen siendo muy dependientes de esquemas y modelos de cierre. Además, la mayoría de los estudios experimentales sobre mezclado e identificación de estructuras de vórtices en el flujo fueron realizados en geometrías simplificadas. Por esta razón, son prácticamente inexistentes los datos experimentales confiables respecto a los mecanismos de mezclado entre los subcanales en regiones cercanas a los separadores, especialmente con alta resolución espacial ytemporal.En este trabajo se desarrolla y ensaya una novedosa técnica no intrusiva para caracterizar el flujo en una geometría de complejidad similar a la de un elemento combustible a partir de mediciones de presión de alta resolución espacial y temporal. La base del sistema de medición consiste en sensores de presión diferenciales de membrana deformables micromecanizados con una respuesta en frecuencia de hasta 1􀜭􀜪􀝖 que permiten capturar fluctuaciones de presión locales. Estos sensores se conectan a una toma de presión fija sobre el canal, y a otra móvil sobre cada una de las vainas que componen la sección depruebas. Cada una de estas vainas instrumentadas está libre para moverse tanto axial como azimutalmente, permitiendo medir la caída de presión estática en la superficie de cada una de ellas. Las mediciones también permiten analizar fluctuaciones de presión estática, cuyo resultado brinda información valiosa sobre los fenómenos turbulentos en un amplio rango espacial, incluyendo regiones dentro de los separadores. Estos resultados son de graninterés ya que pueden utilizarse para caracterizar el mezclado turbulento y describirlo a partir de coeficientes de mezclado. Esta caracterización permitirá, además, detectar zonas deficientemente refrigeradas dentro de los elementos combustibles las cuales se pueden reducir considerando pequeños cambios geométricos que promuevan el mezclado a nivel local. Mediante este procedimiento es posible aumentar considerablemente el margen al CHF y así optimizar el diseño del elemento combustible desde el punto termohidráulico.