Estudo termohidráulico do núcleo AP-Th 1000

Abstract

Os Planos Nacionais de Energia (PNE’s) do governo brasileiro no horizonte de 2030 e 2050 apontam estratégias de transição para uma matriz energética cada vez mais sustentável, o que inclui o desenvolvimento das fontes de energia renováveis e da energia nuclear. O Brasil possui uma das maiores reservas de tório no mundo, além de ter envolvimento com o desenvolvimento da tecnologia de combustíveis MOX desde a primeira geração de reatores nucleares. Tendo em vista esses PNE’s e a criação da Política Nuclear Brasileira (PNB), assim como os esforços globais para o desenvolvimento de novas tecnologias de reatores nucleares, esta tese de doutorado apresenta uma metodologia para determinação das características termohidráulicas e dos parâmetros de projeto de engenharia do núcleo AP-Th 1000 para seu primeiro ciclo combustível. Foi desenvolvido um modelo em CFD da região do subcanal e do conjunto combustível do núcleo AP-Th 1000 utilizando a ferramenta ANSYS CFX, além de modelos em MATLAB para o mapeamento das varetas no núcleo e a determinação dos limites de distribuição de potência sob condições normais de operação. Os limites de operação obtidos para o núcleo AP-Th 1000 neste ciclo de combustível, estão de acordo com os valores de referência reportados pela Westinghouse para núcleo padrão do reator AP1000. O núcleo AP-Th 1000 apresenta uma densidade de potência máxima do ciclo de 1009,18 W/cm³, onde o combustível atinge uma temperatura máxima de 1647,11°C, enquanto que a temperatura no revestimento alcança um valor máximo de 441,75°C. O núcleo apresenta ao longo do ciclo de combustível 2,70 e 1,68 como valores médios para o fator de canal quente de fluxo de calor (FQ) e o fator de canal quente nuclear de aumento da entalpia (𝐅∆𝐇 respectivamente, além de uma Minima Razão da Saída da Ebulição Nucleada (MDNBR) média de 2,10.