Cálculo de reactores nucleares experimentales y comerciales mediante transporte determinista por ordenadas discretas

Abstract

[ES] Conocer el comportamiento estacionario de reactores durante su funcionamiento es crucial para diseñar éste de forma correcta. Por esto, utilizar métodos adecuados en el cálculo de reactores tiene una gran importancia ya que permite conseguir resultados suficientemente precisos y, por lo tanto, un análisis de mayor calidad. Este TFG tiene como objetivo calcular y estudiar los parámetros más importantes de un reactor experimental y de un reactor comercial de agua a presión durante un funcionamiento estacionario. Para ello se han utilizado códigos de transporte determinista por ordenadas discretas con el fin de aplicar métodos más avanzados con los que obtener resultados más exactos. Con esta finalidad, en este trabajo se ha construido la geometría de un reactor experimental y de un reactor comercial con el programa GMSH, un generador de mallas tridimensional, y se han obtenido las secciones eficaces necesarias de todos los elementos de cada reactor. Con los dos reactores modelados correctamente, se ha simulado el funcionamiento estacionario de ambos reactores con el código de transporte, desarrollado en la UPV, VALKIN. Los resultados obtenidos aportan información sobre la evolución del flujo neutrónico y la distribución de los neutrones, tanto a nivel axial como a nivel radial, en el núcleo de los reactores simulados. Además, este procedimiento de cálculo no es el que se utiliza de forma habitual para este tipo de análisis neutrónicos, por lo que los resultados obtenidos se han comparado con los resultados obtenidos en otros proyectos en los que se calcula el comportamiento de estos reactores mediante métodos diferentes y menos precisos. Este trabajo es el primer paso en el cálculo de reactores nucleares, ya que se ha calculado el funcionamiento en estado estacionario de dos reactores, uno experimental y otro comercial. Por lo tanto, este trabajo sirve de base para analizar cómo sería el comportamiento de ambos reactores durante un transitorio, es decir, para calcular cómo evolucionan los reactores en el caso de que se produzca una variación significativa respecto al valor nominal de uno o más parámetros importantes de operación.

[EN] Knowing the behaviour and evolution of the reactor during its operation is crucial to design the reactor correctly. Therefore, the use of appropriate methods in the calculation of reactors has a great importance as it allows to obtain more accurate results what means a better quality of the analysis. The purpose of this TFG is to calculate and to study the evolution of the most important parameters of an experimental reactor and a commercial pressurized water reactor during a stationary operation. This has been done using discrete deterministic order transport codes in order to apply more advanced methods to obtain more accurate results. To this end, in this work the geometry of an experimental reactor and a commercial reactor has been constructed with the GMSH program, a three-dimensional mesh generator. Besides the necessary efficient sections of the elements of each reactor have been obtained. With the two reactors modeled correctly, the stationary operation of both reactors has been calculated with the VALKIN transport code. The results obtained provide information on the evolution of neutron flux and neutron distribution, both axially and radially, in the nucleus of the simulated reactors. Moreover, this calculation procedure is not the usual one used for this type of neutron analysis, the results obtained have been compared with the results obtained in other projects where the performance of these reactors is calculated using different methods. This work is the first step in the calculation of nuclear reactors, since the steady state operation of two reactors has been calculated. Therefore, this work serves as a basis to analyze how the behavior of both reactors would be during a transient, what means to calculate how reactors evolve in the event of a significant variation from the nominal value of one or more important operating parameters.

[CA] Conéixer el comportament i l'evolució del reactor durant el seu funcionament és crucial per a dissenyar este de forma correcta. Per açò, utilitzar mètodes adequats en el càlcul de reactors té una gran importància ja que permet aconseguir resultats prou precisos i, per tant, una anàlisi de major qualitat. Este TFG té com a objectiu calcular i estudiar l'evolució dels paràmetres més importants d'un reactor experimental i d'un reactor comercial d'aigua a pressió durant un funcionament estacionari. Per a això s'han utilitzat codis de transport determinista per ordenades discretes a fi d'aplicar mètodes més avançats amb els que obtindre resultats més exactes. Amb esta finalitat, en este treball s'ha construït la geometria d'un reactor experimental i d'un reactor comercial amb el programa GMSH, un generador de malles tridimensional, i s'han obtingut les seccions eficaces necessàries de tots els elements de cada reactor. Amb els dos reactors modelatges correctament, s'ha simulat el funcionament estacionari d'ambdós reactors amb el codi de transport VALKIN. Els resultats obtinguts aporten informació sobre l'evolució del flux neutrònic i la distribució dels neutrons, tant a nivell axial com a nivell radial, en el nucli dels reactors simulats. A més, este procediment de càlcul no és el que s'utilitza de forma habitual per a este tipus d'anàlisi neutrònics, per la qual cosa els resultats obtinguts s'han comparat amb els resultats obtinguts en altres projectes en què es calcula el comportament d'estos reactors per mitjà de mètodes diferents. Este treball és el primer pas en el càlcul de reactors nuclears, ja que s'ha calculat el funcionament en estat estacionari de dos reactors. Per tant, este treball serveix de base per a analitzar com seria el comportament d'ambdós reactors durant un transitori, és a dir, per a calcular com evolucionen els reactors en el cas que es produïsca una variació significativa respecte al valor nominal d'un o més paràmetres importants d'operació.