Análise paramétrica de um reator anelar pulsado

Abstract

Um conceito de reator pulsado denominado VICHFPR (Very Intense Continuous Flux Pulsed Reactor) foi apresentado em 1997 como uma possível extensão do reator periodicamente pulsado russo IBR-2. O núcleo desse reator tem geometria anelar e é percorrido por um modulador de reatividade que é responsável pelo surgimento de um pulso rotativo no fluxo neutrônico no reator. Enquanto a maior parte do núcleo opera na subcriticalidade (kef<1), a região vizinha ao modulador é supercriticamente pronta (kef>1+&#946;), gerando um fluxo máximo bem maior do que o fluxo médio. A razão entre os valores máximo e médio de fluxo é o fator de vantagem do conceito. Esse princípio pode ser empregado para gerar altos níveis de fluxo e fluência necessários para avaliação de danos em elementos de reatores, queima de rejeitos radioativos e produção de isótopos transurânicos. A análise paramétrica realizada por este estudo avaliou a influência das dimensões do núcleo e do modulador e da fração de nêutrons atrasados, através da alteração no tipo de elemento físsil empregado como combustível, no fator de vantagem e na distribuição de fluxo e da concentração de precursor de nêutrons atrasados ao longo de todo reator. Para tal finalidade, desenvolveu-se um código computacional em linguagem FORTRAN denominado ANÀLISE. Um algoritmo em diferença finita, empregando o método de Crank-Nicolson generalizado, foi usado na discretização do núcleo. Depois de serem obtidas a distribuição de fluxo neutrônico e o fator de vantagem, calculou-se a distribuição da concentração de precursor de nêutrons atrasados no sistema e, finalmente, a magnitude do pulso de fluxo de nêutrons foi reavaliada. Foram comprovados a presença do pulso na distribuição de fluxo neutrônico, a dependência linear do fator de vantagem com o perímetro anelar e a independência em relação à fração de nêutrons atrasados. A distribuição da concentração de precursor de nêutrons atrasados foi homogênea para os três elementos físseis e a magnitude do pulso na distribuição de fluxo de nêutrons foi mantida