MARCELO MORAES DOS SANTOS
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Relatório IPEN-doc 27757 Sismo de Desligamento Seguro2021 - SANTOS, MARCELO M. dos; MATTAR NETO, MIGUEL1. O escopo deste documento corresponde à apresentação, análise e comparação dos resultados de oito análises − sendo quatro do tipo “Estática Equivalente” (A.E.E.) e outras quatro do tipo “Espectro de Resposta” (A.E.R.) −, onde foram simuladas situações cujos carregamentos são de origem sísmica (Sismo de Desligamento Seguro – SDS) que fazem parte das condições a que o Elemento Combustível (E.C.) do Reator Multipropósito Brasileiro (R.M.B.) deve resistir. 2. Nas quatro A.E.E. são simuladas situações nas quais o E.C. do R.M.B. está sujeito apenas aos valores máximos de aceleração nas três direções cartesianas (X, Y e Z), provenientes dos espectros de resposta sísmica do R.M.B relativos ao SDS. Os valores considerados como máximos para as acelerações, em cada eixo cartesiano, são mostrados abaixo: • Eixo X: 33,04 m/s². • Eixo Y: 25,12 m/s². • Eixo Z: 32,44 m/s². 3. O procedimento de desenvolvimento das quatro A.E.E. é descrito na referência [1], sendo a única alteração, no presente documento, a adição de uma análise estática equivalente de superposição entre os valores positivos das acelerações sísmicas máximas. 4. Nas quatro A.E.R. são simuladas situações nas quais o E.C. do R.M.B. está sujeito a todo o espectro de resposta relativo ao SDS em suas bases de apoio (contato E.C./G.N. e E.C./F.E.C.) nas três direções cartesianas (X, Y e Z). Os espectros considerados são mostrados abaixo: • Eixo X: espectro de resposta em X. • Eixo Y: espectro de resposta em Y. • Eixo Z: espectro de resposta em Z. 5. De maneira geral, o desenvolvimento das A.E.R., no contexto do E.C., tem o seguinte objetivo: • Proporcionar um procedimento de análise dinâmica menos conservador do que o da análise estática equivalente apresentada na referência [1], uma vez que as características intrínsecas ao sistema de análise Response Spectrum®, utilizado para as A.E.R. são mais adequadas às simulações de eventos sísmicos (no caso, o Sismo de Desligamento Seguro -SDS). • A principal característica do sistema de análise citado é a de considerar que as acelerações se propagam para o E.C. a partir de suas áreas de restrição que estão em contato com as estruturas internas do reator. Nominalmente, tratam-se dos contatos E.C./G.N. e E.C./F.E.C. As análises estáticas equivalentes consideram, conservadoramente, que as acelerações máximas dos espectros de resposta são aplicadas em todo o volume do E.C., o que as pode tornar muito conservadoras. 6. Os espectros de resposta citados − que servem de dados de entrada nas A.E.R., e por meio dos quais foram extraídos os valores máximos de aceleração das A.E.E. −, consistem em tabelas contendo valores de aceleração nas três direções cartesianas, em uma faixa de frequência que varia de 0,1 Hz até 100 Hz. Os valores presentes nestas tabelas foram extraídos do Apêndice A da referência [1]. 7. Como mencionado anteriormente, o presente relatório é constituído por oito análises. Abaixo, são apresentadas as suas definições, abreviações e acelerações/espectros (carregamentos). Neste documento, as análises são referidas pelas suas iniciais. 8. As quatro análises de cada tipo foram desenvolvidas com o objetivo de haver entre elas uma correspondência, relativa à direção dos carregamentos. As análises de cada tipo caracterizadas com o número 1 referem-se às que levam em consideração a superposição dos carregamentos. As caracterizadas com os números 2, 3 e 4 levam em consideração, respectivamente, os carregamentos nas direções X, Y e Z, totalizando oito análises. Desta maneira, a comparação das oito análises é feita de acordo com a seguinte correlação: • A.E.E. 1 versus A.E.R. 1 → Superposição dos carregamentos. • A.E.E. 2 versus A.E.R. 2 → Carregamentos no Eixo X. • A.E.E. 3 versus A.E.R. 3 → Carregamentos no Eixo Y. • A.E.E. 4 versus A.E.R. 4 → Carregamentos no Eixo Z. 9. Os valores resultantes são obtidos em cada uma das análises citadas, e depois comparados de acordo com o apresentado anteriormente. Estes resultados são obtidos primeiramente de maneira quantitativa e, posteriormente, qualitativa; estes consideram, primeiramente, o E.C. completo e, posteriormente, apenas as placas combustíveis. As variáveis que compõem estes resultados são cinco, apresentadas abaixo. • Tensão pontual pelo critério de Von Mises (em MPa). • Deslocamento total (em m). • Deslocamento direcional com relação ao eixo X (em m). • Deslocamento direcional com relação ao eixo Y (em m). • Deslocamento direcional com relação ao eixo Z (em m). 10. Os resultados qualitativos são apresentados através de oitenta figuras, cujas escalas em cor mostram as regiões de maior ou menor valor da variável em questão. Tratam-se de dez resultados para cada uma das análises (cinco relativos ao E.C. completo e cinco relativos às placas combustíveis). 11. Como mencionado na referência [1], para o desenvolvimento das A.E.E. é empregado o sistema de análise Static Structural® do software Ansys®. 12. Para o desenvolvimento das A.E.R., são empregados os sistemas de análise Modal® e Response Spectrum®, do software Ansys®, em conjunto. 13. No presente documento são utilizadas as unidades, múltiplos e submúltiplos do Sistema Internacional de Unidades (SI), sem exceções. 14. No presente documento é adotado um sistema cartesiano de coordenadas, no qual os eixos horizontais são denominados como X e Z, e o eixo vertical é denominado como Y.Relatório IPEN-doc 27477 Avaliação da condição de montagem do elemento combustível do RMB – tensão de assentamento nos contatos do E.C.2020 - SANTOS, MARCELO M. dos; MATTAR NETO, MIGUEL1. É feita uma verificação, por meio de cálculo analítico, da tensão de assentamento na área de contato entre o elemento combustível (E.C.) e a grelha do núcleo (G.N.), contato denominado como E.C./ G.N. Da mesma maneira, é realizada uma verificação, por meio de um cálculo analítico, da tensão de assentamento na área de contato do elemento combustível com o fixador de elementos combustíveis (F.E.C.), contato denominado como E.C./ F.E.C. 2. Explica-se que a relevância de uma análise de tensão nos contatos do E.C. se dá pela possibilidade de se verificar a sua condição de montagem no núcleo do reator. 3. Os critérios de aceitação foram extraídos do tópico NB-3227.1 da norma ASME III, Divisão 1, Subseção NB [3]. 4. De acordo com os resultados mostrados neste documento é possível afirmar que as tensões calculadas atendem ao critério estabelecido no tópico NB-3227.1 da norma ASME III, Divisão 1, Subseção NB [3].Relatório IPEN-doc 27475 Verificação das respostas às acelerações máximas provenientes dos espectros de resposta sísmicos do elemento combustível do RMB - Análise Modal2020 - SANTOS, MARCELO M. dos; MATTAR NETO, MIGUEL1. O escopo deste documento corresponde a uma verificação do comportamento do Elemento Combustível (E.C.) do Reator Multipropósito Brasileiro (R.M.B.) quando sujeito a acelerações estáticas equivalentes nos sentidos positivos e negativos das três direções cartesianas (X, Y e Z). 2. Para esta verificação foram definidas seis análises estáticas equivalentes, que consistem em simulações do comportamento do E.C. quando este está sujeito a valores máximos de aceleração, que são provenientes dos espectros de resposta para o núcleo do R.M.B., apresentados no APÊNDICE A. Estes valores de aceleração máxima, mostrados abaixo, foram obtidos através da multiplicação dos valores máximos de aceleração para cada direção cartesiana (considerando 2% de amortecimento), por um fator de carregamento quase estático igual a 1,5. 3. Como resultados, para todas as análises, são apresentados: a) Os valores máximos de tensão, em termos de Stress Intensity (critério de Tresca) para o E.C. completo. b) Os valores máximos de deslocamento total para o E.C. c) Os valores máximos de deslocamento direcional (em termos de X, Y e Z) para o E.C. 4. Com estes resultados, será possível responder a seguinte pergunta: • Para uma dada direção cartesiana, existem diferenças nos valores dos resultados quando é aplicado o mesmo valor máximo de aceleração direcional em sentido contrário? Em outras palavras, quando o E.C. estiver sujeito a um dado valor direcional de aceleração, em ambos os sentidos de um eixo cartesiano, o valor dos resultados será o mesmo? 5. A importância desta verificação está no fato de, no futuro, se fazer necessária a aplicação das acelerações direcionais, apresentadas anteriormente, em conjunto com outros carregamentos, para que seja possível analisar o E.C. quando sujeito a uma condição sísmica completa. Sendo assim, saber se há diferenças nos valores resultantes quando se aplicam os valores direcionais das acelerações citados anteriormente, em diferentes sentidos, é fundamental para uma futura análise sísmica coerente. 6. No presente documento são utilizadas as unidades, múltiplos e submúltiplos do Sistema Internacional de Unidades (SI), sem exceções. 7. No presente documento é adotado um sistema cartesiano de coordenadas, no qual os eixos horizontais são denominados como X e Z, e o eixo vertical é denominado como Y.Relatório IPEN-doc 27474 Determinação das características dinâmicas básicas do elemento combustível do RMB - Análise Modal2020 - SANTOS, MARCELO M. dos; MATTAR NETO, MIGUEL1. O escopo deste documento corresponde à determinação das características dinâmicas básicas intrínsecas às características estruturais do Elemento Combustível do Reator Multipropósito Brasileiro (R.M.B.), apresentado nas referências [1], [2] e [3]. Nominalmente, estas características são as frequências naturais e os modos de vibração do E.C. 2. A determinação destas características é feita através de duas análises modais. Na primeira análise têm-se o E.C. unicamente. Na segunda análise, além do E.C., considera-se também a massa proveniente do fluido refrigerante que preenche todos os espaços vazios do E.C. (4,46 Kg). Estas duas análises são caracterizadas da seguinte maneira: ➢ ANÁLISE M1: Análise Modal sem a presença do fluído refrigerante. ➢ ANÁLISE M2: Análise Modal com a presença do fluído refrigerante. 3. A determinação dos modos de vibração e das frequências naturais do E.C. pode servir como ponto de partida para uma futura análise sísmica (espectro de resposta). 4. No presente documento são utilizadas as unidades, múltiplos e submúltiplos do Sistema Internacional de Unidades (SI), sem exceções. 5. No presente documento é adotado um sistema cartesiano de coordenadas, no qual os eixos horizontais são denominados como X e Z, e o eixo vertical é denominado como Y.