Estudo do conceito de um reator nuclear a leito fluidizado

Abstract

O estudo compreensivo de um novo reator nuclear baseado no conceito de leito fluidizado é realizado. O reator é de pequeno porte e modular em projeto, concebido para ter características de segurança inerente e resfriamento passivo. O estudo é feito em um módulo e em um reator padrão formado por 19 módulos. A potência do reator é função da porosidade do leito, tendo um valor médio operacional de 6MW por módulo. Esses estudo cobre as áreas de mecânica, hidráulica, térmica, neutrônica e segurança do reator nuclear. O parâmetro fundamental para os cálculos desse reator é a porosidade do leito, que representa a fração de volume de moderador presente no núcleo. Foram derivadas as relações básicas entre a porosidade do núcleo e as velocidades mínima e máxima de fluidização, a velocidade do fluido refrigerante no núcleo, a perda de pressão no leito, a altura do núcleo, a área de circulação do fluido refrigerante, o fluxo mássico, a reatividade do núcleo, a potência do reator e o coeficiente convectivo. A determinação das seções de choque foram realizados com o uso de códigos para reatores a água pressurizada, utilizando para isso, um método de equivalência neutrônica de uma célula esférica em cilíndrica [61]. Um modelo teórico simplificado e um estudo experimental foram utilizados para determinar a estabilidade do leito fluidizado, verificando-se em que condições o leito apresenta comportamento particulado e agregativo [24]. A porosidade operacional do reator e a posição do anel absorvedor de nêutrons foram determinados, considerando que o reator opera sempre na porosidade correspondente à máxima reatividade. Foram determinados a potência, densidade de potência, distribuição de temperaturas no combustível e refrigerante em função da porosidade do leito. Para avaliar o comportamento cinético do reator, foi utilizado o modelo de cinética puntual com seis grupos de nêutrons atrasados, simulando-se inserções de reatividade provocadas por oscilações na porosidade do núcleo. O reator foi analisado quanto à ocorrência de um acidente hipotético de perda de refrigerante, bem como em relação as características de segurança inerente a resfriamento passivo. Os resultados mostram que o reator pode apresentar tais características, conseqüentemente este conceito de reator é um candidato, em potencial, para a futura geração de reatores nucleares.