Análise termohidráulica de um conjunto combustível do reator AP1000 com o uso de óxidos mistos de U/Th

Abstract

O cenário energético brasileiro está passando por mudanças desde os últimos cinco anos, no qual, as fontes renováveis de energia estão exercendo uma participação cada vez maior, apresentando um crescimento constante, ao contrário da nuclear que vive uma estagnação. Novas pesquisas veem sendo desenvolvidas desde a última década com relação ao uso do tório como possível alternativa para os problemas futuros em relação ao urânio, além da possibilidade de aplicação em reatores que estão em operação atualmente, bem como sua utilização em reatores inovativos (Geração IV). O tório possui características bastante atraentes para as centrais nucleares, como é o caso de suas propriedades termofísicas e suas características neutrônicas, que acarreta nos principais atrativos que são a capacidade de produção do U²³³: redução da produção de plutônio; bem como de actinídeos menores, destacando-se tanto no âmbito da geração de energia, quanto da sustentabilidade. No presente trabalho, um estudo termohidráulico do reator AP1000 foi desenvolvido com a finalidade de avaliar uma possível mudança no combustível, este por sua vez, deixando de operar com UO₂ e passando a ser formado por uma mistura de óxidos de (U,Th)O₂. Os resultados obtidos apresentam a possibilidade de conversão do combustível com relação aos valores encontrados para os limites térmicos, os quais estão dentro do intervalo de aceitação informado nos relatórios divulgados pela construtora Westinghouse, como também em relação à literatura. O acoplamento neutrônico/termohidráulico foi realizado através do software MCNP6 (para os cálculos neutrônicos) e do Ansys CFX (para a análise termohidráulica). Os resultados revelaram uma densidade de potência máxima inferior ao comumente obtido no AP1000, corroborando com os critérios de segurança. Em consonância com a densidade de potência, a temperatura máxima atingida no combustível também foi encontrada inferior, assim como para os demais elementos que compõem as varetas.