Estudo inicial de combustível anelar para PWR

Exportado OPUSMade available in DSpace on 2019-08-09T20:20:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 disserta__o__raphael_h.m.silva_.pdf: 2682517 bytes, checksum: 36846210871971c7a3546cf0cdc70bd5 (MD5) Previous issue date: 20A geração de energia elétrica através do processo termonuclear tem contribuído de forma eficaz para o atendimento do crescente aumento da demanda energética. Segundo dados da IAEA (International Atomic Energy Agency), atualmente mais da metade dos reatores comerciais em funcionamento no mundo são do tipo PWR (Pressurized Water Reactor), os quais utilizam combustíveis na forma de pastilhas cilíndricas de óxido de urânio (UO2). Esta geometria tem sido mantida durante muitos anos; entretanto, vários estudos têm sido desenvolvidos utilizando combustíveis na forma anelar. Esse trabalho tem por objetivo avaliar a substituição das tradicionais varetas de um elemento combustível típico PWR de arranjo 16x16 por varetas anelares. Assim, simulações computacionais foram realizadas para calcular parâmetros neutrônicos dos ECAs (Elementos Combustível Anelares) e comparar com os resultados com ECP (Elemento Combustível Padrão típico PWR). Nesse contexto, o código MCNPX 2.6.0 (Monte Carlo N-Particle eXtended) foi utilizado para simular os ECAs de arranjos 13x13, 14x14 e 15x15 e o ECP típico de um PWR de arranjo 16x16. As dimensões externas do ECP e a razão VM/VF (Volume Moderador / Volume Combustível) foram mantidas iguais em todos os elementos combustíveis simulados. O enriquecimento do combustível foi de 3,2% no ECP 16, 3,8% no ECA 13 e 3,9% nos ECAs 14 e 15. Os diferentes valores de enriquecimento nas configurações anelares foram determinados visando obter o mesmo kinf do elemento combustível padrão. O fator de multiplicação infinito, fluxos neutrônico, fator de pico, distribuição de potências axiais e radiais foram calculados pelo MCNPX 2.6.0. Além disso, a evolução do combustível foi avaliada durante o ciclo de queima. Após todas simulações realizadas, ambos elementos combustíveis anelares ECA 14 (3,9%) e ECA 15 (3,9%), se mostraram propício a incorporação da geometria anelar na sua configuração. Parâmetros neutrônicos como distribuição de potência, fluxos, criticalidades e queima demonstram semelhantes comportamentos entre os ECAs e confirmam a equivalência dos resultados. A continuidade da pesquisa direciona-se as outras composições de combustíveis, enriquecimentos e análises termo-hidráulicas nas simulações do ECAs, objetivando adquirir parâmetros mais precisos para determinação da configuração de ECA a ser utilizado em possíveis substituições no núcleo.The generation of electric energy through thermonuclear process has contributed effectively to the increasing energy demand. According to the IAEA (International Atomic Energy Agency), currently more than half of commercial reactors in operation in the world are of type PWR (Pressurized Water Reactor), which use fuels rods in the form of cylindrical pellets of uranium oxide (UO2). This geometry has been maintained for many years; However, several studies have been developed using fuels in annular fuel rods. This work aims to evaluate the replacement of traditional rods of a typical PWR 16 x 16 fuel assembly arrangements for annular fuel rods. So, a set of computer simulations were performed to calculate parameters neutronics of ECAs (Advanced Assemblies) and to compare the results with ECP (Standard Assembly). In this context, the MCNPX 2.6.0 (Monte Carlo N-Particle eXtended) code was used to simulate the ECAs 13 x 13, 14 x 14 and 15 x 15 arrangements and the ECP typical PWR 16 x 16 arrangement. The external dimensions of the ECP and the VM/VF (Moderator Volume / Fuel Volume) were kept equal in all simulated assemblies. The enrichment of fuel was 3.2% to the ECP 16, 3.8% to ECA 13 and 3.9% to ECAs 14 and 15. The different values of enrichment of annular settings were determined to obtain the same kinf of standard assembly. The infinite multiplication factor, neutronic flux, peaking factor, axial and radial power distribution were calculated by the MCNPX 2.6.0. Futhermore, the evolution of the fuel was evaluated during the burnup. After all simulations have performed, both annular fuel assemblies ECA 14 (3.9%) and ECA 15 (3.9%), were conducive to incorporation of annular geometry in your configuration. Neutronics parameters as power distribution, flux, criticality and burnup demonstrate similar behaviors between ECAs and confirm the equivalence of results. The continuity of research directs the other compositions of fuels, enrichment and thermo-hydraulic analysis in simulations of ECAs, aiming to acquire more accurate parameters for determining the configuration of ECA to be used in possible replacements in the core