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Simulación Detallada de las Condiciones de Flujo y Temperatura Nominal en un PWR Pre-Konvoi Usando CFD Acoplado y Cinética Neutra

Autores: Höhne, Thomas; Kliem, Sören

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2020

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Acceso abierto

Artículo científico
2020

Simulación Detallada de las Condiciones de Flujo y Temperatura Nominal en un PWR Pre-Konvoi Usando CFD Acoplado y Cinética Neutra


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Detección
Vórtices
Simulación CFD
Vaso de presión del reactor
Rejilla separadora
Comportamiento del flujo

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El objetivo del estudio numérico fue la detección de posibles vórtices en la parte superior del núcleo de un Reactor de Agua a Presión (PWR) Pre-Konvoi que podrían llevar a ciclos de temperatura. Además, la aplicación práctica de esta simulación de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) existe en el análisis completo en 3D del comportamiento del flujo del refrigerante en el vaso de presión del reactor de un PWR nuclear. También ayuda a mejorar el diseño de futuros tipos de reactores. Por lo tanto, se llevó a cabo una simulación CFD de las condiciones de flujo basada en un modelo 3D complejo. La geometría del modelo incluye todo el Vaso de Presión del Reactor (RPV) más todos los componentes internos relevantes. El núcleo se modeló utilizando el enfoque de cuerpo poroso, considerando las diferentes pérdidas de presión a lo largo y en dirección transversal al flujo principal. Se tuvieron en cuenta los niveles de la rejilla espaciadora en la medida en que en estas áreas no es posible el flujo cruzado. El cálculo se realizó para condiciones de operación nominal, es decir, para operación a plena carga. Además, se asumió una distribución de potencia prototípica al final del ciclo (EOC). Para esto, se aplicó una distribución de potencia obtenida de un cálculo estacionario de núcleo completo con el código de cinética de neutrones 3D DYN3D. Con el fin de poder reproducir adecuadamente los vórtices de flujo, el cálculo se realizó de manera transitoria con modelos de turbulencia de Simulaciones de Vórtices Desprendidos (DES) adecuados. El cálculo mostró un flujo transversal fluctuante en la parte superior del núcleo, comenzando en la octava rejilla espaciadora, pero también reveló que no existen vórtices dominantes grandes en esta región. Parece que el núcleo actúa como un rectificador atenuando los vórtices a gran escala. Los análisis incluyeron varios niveles de rejilla espaciadora en el núcleo y mostraron que en algunas áreas de la sección transversal del núcleo ocurre un flujo transversal dirigido hacia arriba cada vez más hacia la boquilla de salida. En otras áreas de la sección transversal del núcleo, por otro lado, casi no hay flujo cruzado. Sin embargo, se aplican las siguientes limitaciones del modelo: En el modelo, todos los elementos de combustible se tratan de manera idéntica y no se pueden mostrar los flujos cruzados debido a diferentes pérdidas de presión axial para diferentes tipos de FA. La compleja estructura de los FA (por ejemplo, las palas de flujo en las rejillas espaciadoras) también podría influir en la formación de vórtices a gran escala. Además, no se consideró la posible influencia de flujos bifásicos.

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