Experimentos no circuito de circulação natural e simulação numérica com o código RELAP5/MOD3.3

Abstract

A circulação natural vem sendo um importante tópico de estudo em relação aos sistemas passivos de segurança no resfriamento do núcleo de reatores nucleares, principalmente pelo fato de ter como base a inerência das leis da Física, não dependendo de nenhuma força externa para sua aplicação. O estudo de circuitos experimentais de circulação natural e a simulação numérica com o código RELAP5, em suas diversas modalidades, para análise de transientes e acidentes que podem ocorrer em reatores nucleares têm sido amplamente estudados pela literatura. O presente estudo tem como objetivo estudar a capacidade do código RELAP5/MOD3.3 em reproduzir a fenomenologia da circulação natural em regimes monofásico e bifásico obtida por meio de um circuito de circulação natural (CCN) que se encontra no laboratório de termo-hidráulica do Centro de Engenharia Nuclear (CEENG) do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) em São Paulo. Algumas melhorias foram realizadas no circuito experimental, como a inserção de um medidor de vazão, que mudaram as condições iniciais dos transientes ocorridos no circuito, como um sensor de fração de vazio, onde os dados experimentais da fração de vazio, da vazão, das temperaturas e da pressão são comparados com os resultados da simulação numérica obtida com o código RELAP5/MOD3.3. A modelagem dos dados de entrada (input) do CCN foi feita com uso do pré-processador FastLAP, que possui uma lógica de funcionamento mais intuitiva e visual do que outros pré-processadores, com janelas de criação padronizadas de acordo com o manual de uso do RELAP5/MOD3.3. Os resultados se mostraram satisfatórios, em que o código RELAP5/MOD3.3 é capaz de projetar tanto o escoamento monofásico quanto bifásico, sendo evidenciado que os modelos de transferência de calor e os padrões de escoamento utilizados no RELAP5/MOD3.3 estão em concordância com os resultados experimentais.