Simulación de un accidente de pérdida de refrigerante en una instalación nuclear. Aplicaciones de escalado

Abstract

[ES] El experimento OECD-PKL2 G7.1 consiste en un accidente de pérdida de refrigerante por rotura pequeña con fallo del sistema de inyección de seguridad de alta presión o High Pressure Injection System (HPIS). Para prevenir la fusión del núcleo, es necesaria la despresurización o enfriamiento manual del sistema secundario para establecer en este un sumidero de calor, haciendo reducir la presión del secundario rápidamente, de manera que se induzca un comportamiento similar en la presión del primario. Esto, en consecuencia, permite la inyección de acumuladores y del sistema de seguridad de baja presión o Low Pressure Injection System (LPIS). La temperatura de salida del núcleo o Core Exit Temperature (CET) sirve para detectar temperaturas en el núcleo fuera del régimen de operación normal y activar los procedimientos de gestión de accidentes necesarios para mitigar sus consecuencias. El test OECD-PKL2 G7.1 se realiza para validar la fiabilidad de la medida de la CET y su correlación con la temperatura máxima de vaina o Peak Cladding Temperature (PCT) y así investigar los comportamientos físicos que tienen lugar en los procesos termohidráulicos. En este Trabajo Final de Grado, se analiza el experimento OECD-PKL2 G7.1 utilizando un modelo de la instalación PKL Mark III realizado con el código termohidráulico best estimate TRACE. Los resultados de simulación se comparan con los resultados experimentales obtenidos en la instalación PKL. En los resultados de la simulación se observa una buena aproximación a la realidad, especialmente para algunas variables relevantes como las presiones del primario y secundario o los niveles de inventario y fracción de huecos en el núcleo. Las PCT y CET simuladas muestran una tendencia muy similar a la realidad, sin embargo se observan algunas discrepancias en su evolución.

[CA] L’experiment OECD-PKL2 G7.1 consisteix en un accident de pérdua de refrigerant primari per trencament xicotet en conjunció amb una errada en el funcionament del sistema d’inyecció de seguretat d’alta pressió o High Pressure Injection System (HPIS). Per a prevenir la fusió del nucli és necessaria la despressurització o refredament manual del sistema secundari, per establir en aquest un sumider de calor, fent reduir ràpidament la pressió del secundari. D’aquesta manera s’indueix un comportament similar en la pressió del primari que, en consequència permet la inyecció d’acumuladors i del sistema d’injecció de seguretat de baixa pressió o Low Pressure Injection System (LPIS). La temperatura d’eixida del nucli o Core Exit Temperature (CET) serveix per a detectar temperatures del nucli fora del règim d’operació normal i activar els procediments de gestió d’accidents necessaris per a mitigar les seues conseqüències. El test OECD-PKL2 G7.1 es realitza per tal de validar la fiabilitat de la mesura de la CET i la seua correl·lació amb la temperatura máxima de superfície o Peak Cladding Temperature (PCT) i així investigar els comportaments físics que ocorren en els processos termohidràulics. En aquest Treball Final de Grau, s’analitza l’experiment OECD-PKL2 G7.1 utilitzant el còdi termohidràulic best estimate TRACE en un model ja existent de PKL Mark III, comparant els resultats obtinguts amb el propi experiment realitzat en la instal·lació PKL. En els resultats de la simulació s’observa una bona aproximació a la realitat, especialment per a algunes variables relevants com les pressions dels sistemes primari i secundari o els nivells d’inventari i fracció de buits en el nucli. Les PCT i CET simulades mostren una tendència molt similar a la realitat, no obstant s’observen algunes discrepàncies en la seua evolució

[EN] The experiment OECD-PKL2 G7.1 consists of a Small Break Loss Of Coolant Accident (SBLOCA) on the hot leg, together with a total failure of the High Pressure Injection System (HPIS). To prevent the core from melting, manual depressurization must be performed on the secondary system, creating a heatsink for the primary system to transfer its heat and decreasing its pressure according to the secondary pressure behavior. This way both the accumulators and the Low Pressure Injection System (LPIS) coolant injection is guaranteed once the desired pressure level is reached. The Core Exit Temperature (CET) is a useful parameter to detect core warming higher than the normal operation and to activate the procedures for accident management in a safe and reliable way. OECD-PKL2 G7.1 experiment is performed in order to validate the reliability of CET and the correlation between CET and the Peak Cladding Temperature (PCT) so that the physical behavior that take place in the thermohydraulic processes can be investigated. In this Degree’s Final Work the experiment OECD-PKL2 G7.1 is analyzed using the best estimate thermohydraulic code TRACE and an existing PKL Mark III model. TRACE results have been compared with experimental data obtained in PKL facility. A good approximation of the simulation results has been obtained for some relevant variables such as the pressures of the primary and secondary systems, the inventory levels and void fractions inside the core. However, PCT and CET show discrepancies in their evolution, although their tendency is very similar to the experiment.