Projeto conceitual do núcleo de um reator Small Modular Reactor do tipo PWR para um submarino de propulsão nuclear utilizando o método de Monte Carlo

Abstract

A responsabilidade de proteger as águas jurisdicionais brasileiras é uma tarefa constitucional da Marinha do Brasil e de grande importância para a preservação dos recursos naturais presentes nesta área. Para tanto, é preciso que se tenham embarcações capazes de cumprirem com essa missão. A utilização de submarinos, especialmente com propulsão nuclear, contribui sobremaneira para a permanente vigilância. No entanto, os desafios tecnológicos para a obtenção de um submarino com propulsão nuclear são enormes, entre eles a construção de uma planta nuclear embarcada adequada às demandas de operação do submarino, com alto grau de segurança, compacidade e longos ciclos de abastecimento. Para atender a esses critérios, o conceito de projeto dos reatores Small Modular Reactors (SMRs) é bastante interessante, pois são reatores com elevada segurança, de pequeno porte e com previsão de maior duração dos ciclos de operação. O objetivo deste estudo é realizar o projeto conceitual do núcleo de um reator SMR do tipo Pressurized Water Reactor (PWR) para a propulsão de um submarino utilizando o Método de Monte Carlo com o código OpenMC. Para tanto, o estudo foi divido em etapas, iniciando por uma modelagem simples do núcleo, homogênea, para a qual foram avaliados diferentes tamanhos de núcleo, níveis de baixo enriquecimento do combustível, tipos de refletores e quantidade de material absorvedor. Posteriormente, é proposta uma primeira configuração heterogênea, mais realista, para alguns núcleos com maior possibilidade de emprego. Os resultados obtidos são coerentes com outros projetos de plantas SMR que estão em curso.