Análisis y verificación de la evolución de la concentración del veneno neutrónico Xe-135 en un reactor nuclear tipo PWR-KWU durante un transitorio operacional

Abstract

[ES] En el presente Trabajo Final de Máster se estudia la evolución de la concentración del producto de fisión Xe-135 en un reactor nuclear de agua a presión (Pressurized Water Reactor, PWR) con tres lazos de refrigeración y tecnología alemana Siemens-KWU.

El Xe-135 es un isótopo inestable del Xenón que se forma como producto de la fisión del uranio, siendo el veneno de producto de fisión más importante con una sección eficaz de absorción térmica de 2.65x10E6 barns. En la operación de un reactor nuclear su efecto es significativo, por lo que se va a analizar su evolución en cuatro periodos diferentes del ciclo del combustible nuclear del reactor objeto de estudio:

¿ A principio del ciclo: Caso BOC (Beginning Of the Cycle). ¿ A mitad del ciclo: Caso MOC (Middle Of the Cycle). ¿ Al final del ciclo: Caso EOC (End Of the Cycle). ¿ En una situación de bajada de potencia: Caso BAJ.

El uso de códigos es una herramienta fundamental en Seguridad Nuclear con la que simular diferentes situaciones en reactores de potencia. Para analizar y verificar la evolución del veneno neutrónico Xe-135, se desarrollará un modelo termohidráulico-neutrónico 3D del núcleo del reactor PWR-KWU con la pareja de códigos acoplados RELAP5/PARCSv3.2. La modelización se realizará a partir de la información real sobre el núcleo, procedente de los datos referentes a la posición de los detectores Incore y Excore, de la planta estudiada y se validará para comprobar que se obtienen las mismas señales al reproducir el comportamiento del reactor con las herramientas de simulación. Tras la validación del modelo termohidráulico-neutrónico 3D del núcleo del reactor PWR-KWU, se efectuará la simulación de un transitorio operacional para el caso de estudio BAJ.

[EN] In this Master's Final Project, the evolution of the concentration of the ssion product Xe-135 in a pressurized water nuclear reactor (PWR) with three cooling loops and German Siemens-KWU technology is studied. Xe-135 is an unstable isotope of Xenon that is formed as a ssion product of Uranium, being the most important ssion product poison with a thermal absorption cross section of 2.65x106 barns. In the operation of a nuclear reactor its e ect is signi cant, so its evolution in four di erent periods of the nuclear fuel cycle of the reactor under study will be analysed: at the Beginning Of the Cycle (BOC), in the Middle Of the Cycle (MOC ), at the End Of the Cycle (EOC) and in a low power situation (BAJ). At the Beginning Of the Cycle : Case BOC. In the Middle Of the Cycle: Case MOC. At the End Of the Cycle: Case EOC. In a low power situation: Case BAJ (Bajada de potencia). The use of codes is a fundamental tool in Nuclear Safety that allows simulating di erent situations in power reactors. To analyse and verify the evolution of the neutron poison Xe-135, a 3D thermohydraulic-neutron model of the core of the PWR-KWU reactor will be developed with the coupled RELAP5 / PARCSv3.2 code. The modelling will be carried out from the real information on the core, from the data referring to the position of the Incore and Excore detectors, of the studied plant and will be validated to verify that the same signals are obtained when reproducing the behaviour of the reactor with the simulation tools. After validation of the 3D thermohydraulic-neutronic model of the PWR-KWU reactor core, the simulation of an operational transient will be carried out for the BAJ case study.