Caracterización del cambio en la reactividad asociado al movimiento de las barras de control de un reactor nuclear

Abstract

[ES] A la hora de realizar la regulación de un reactor nuclear, uno de los parámetros más importantes a controlar es la reactividad, ya que, a través de esta, se puede conocer el estado en el que se encuentra el reactor que se está operando. Sin embargo, dicho parámetro se ve modificado cuando se producen cambios en las posiciones de las barras de control. En este Trabajo Fin de Grado se presenta una metodología para la caracterización del cambio en la reactividad asociado al movimiento de las barras de control. A partir de la ejecución de un código neutrónico para un reactor PWR, se analizará el estado en el que se encuentra el reactor antes de la modificación de la posición de las barras de control. Dicho análisis consistirá en el tratado de datos mediante Matlab seguido de una interpretación de los resultados obtenidos. Posteriormente, mediante el uso de la teoría de la perturbación, se caracterizará la evolución de la reactividad para la modificación de una barra de control situada en el centro del reactor y que inicialmente está completamente insertada. Los resultados se compararán con los que se habrían obtenido si se hubiese aplicado la resolución de la ecuación de la difusión para el nuevo estado. Finalmente, se compararán los comportamientos de las variables potencia, flujo neutrónico (rápido y térmico) y flujo adjunto (rápido y térmico) para el estado inicial, en el cual la barra de control se encuentra completamente insertada, y para el estado final, en el cual esta se encuentra completamente extraída.

[CA] A l’hora de realitzar la regulació d’un reactor nuclear, un dels paràmetres més importants a controlar és la reactivitat, ja que, a través d’aquesta, es pot conèixer l’estat en què es troba el reactor que s’està operant. Tanmateix, aquest paràmetre es veu modificat quan es produeixen canvis en les posicions de les barres de control. En aquest Treball Fi de Grau es presenta una metodologia per a la caracterització del canvi en la reactivitat associat al moviment de les barres de control. A partir de l’execució d’un codi neutrònic per a un reactor PWR, s’analitzarà l’estat en què es troba el reactor abans de la modificació de la posició de les barres de control. Aquesta anàlisi consistirà en el tractament de dades mitjançant Matlab seguit d’una interpretació dels resultats obtinguts. Posteriorment, mitjançant l’ús de la teoria de pertorbacions, es caracteritzarà l’evolució de la reactivitat per a la modificació d’una barra de control situada en el centre del reactor i que inicialment està completament inserida. Els resultats es compararan amb els que s’haurien obtingut si s’hagués aplicat la resolució de l’equació de la difusió per al nou estat. Finalment, es compararan els comportaments de les variables potència, fluix neutrònic (ràpid i tèrmic) i fluix adjunt (ràpid i tèrmic) per a l’estat inicial, en el qual la barra de control es troba completament inserida, i per a l’estat final, en el qual aquesta es troba completament extreta.

[EN] When regulating a nuclear reactor, one of the most important parameters to be controlled is reactivity, since it is through this that we can know the state of the reactor that we are operating. However, this parameter is modified when the position of the control rods changes. In this Final Degree Project, we will present a methodology for the characterization of the change in reactivity associated to the movement of the control rods. Based on the execution of a neutron code for a PWR reactor, we will analyse the state of the reactor before the change in the position of the control rods. This analysis will consist of data processing through Matlab followed by an interpretation of the results obtained. Afterwards, through perturbation theory, we will characterize the evolution of reactivity for the modification of a control rod located in the centre of the reactor that is initially completely inserted. The results will be compared with those we would have obtained if the resolution of the diffusion equation had been applied for the new state. Finally, we will compare the behaviours of the variables power, neutron flux (fast and thermal) and adjacent flux (fast and thermal) for the initial state, in which the control rod is completely inserted, and for the final state, in which it is completely extracted.