Ir p primeira página

  Programa experimental do núcleo do reator da INAP Reator

  

Validação e qualificação de

metodologias de cálculo

Objetivos

  • Validação de códigos de Física de reatores
  • Validação de metodologias de cálculo
  • • Avaliação e qualificação de bibliotecas de

    dados nucleares
  • Levantamento de incertezas de cálculo

  Reator IPEN/MB-01

Reator IPEN/MB-01

  Características Gerais:

  • Reator potência zero (máxima 100 Watts)
  • Tanque de água com núcleo composto de

    varetas combustíveis com o arranjo flexível

  • Criticalização por barras de controle
  • Sistema de desligamento por queda de

    barras e/ou esvaziamento do tanque de água

Reator IPEN/MB-01

  Características do núcleo:

  • Arranjo atual 28x26
  • 680 varetas combustíveis
  • 24 varetas de controle - Ag-In-Cd
  • 24 varetas de B C

  4

  • pitch 1,50 cm

Reator IPEN/MB-01

  Características do núcleo:

  • pastilhas cerâmica de UO

  2 235

  • enriquecimento de U 4,30%
  • altura ativa 54,60 cm
  • encamisamento aço inox 304

Programa de Qualificação e Validação

  Experimento Parâmetro neutrônico Código

  Metodologia Biblioteca de dados nucleares

  Validação e qualificação

Códigos e Biblioteca de dados nucleares

  Código e Bibliotecas do Projeto : HAMMER-TECHNION (Cálculo celular) CITATION (Cálculo de Reator) Bibliotecas : ENDF/B-IV e JENDL-2

Códigos e Biblioteca de dados nucleares

  Códigos e bibliotecas de análise e verificações: MCNP (Monte Carlo) TORT (Transporte 3D Ordenadas Discreta)

Bibliotecas : ENDF/B-V, ENDF/V-VI e JENDL-3,

JEF2.2

  

Cadeia de Códigos e

Biblioteca de dados

nucleares

  Sistema Sistema DOORS-3.2 NJOY AMPX-II (TORT) Dados nucleares

  MCNP HAMMER-

  TECHNION CITATION

  

Parâmetros neutrônicos constantes do

projeto nuclear da INAP

Atividade Parâmetros geração de seções de seção de choque do choque combustível, barra de controle, segurança, veneno queimável criticalidade e estimativa de kef distribuição de carregamento do reator potência distribuição de potência axial e radial - incertezas no fator de pico

  

Parâmetros neutrônicos constantes do

projeto nuclear da INAP

Atividade Parâmetros Controle e reatividade Defeito de temperatura, do reator coeficientes de tempeartura, vazio, defeito de potência, margem de desligamento, reatividades das barras de controle, parâmetros cinéticos Informação para Resposta de detectores in-core e instrumentação out-of-core,

  Experimentos já realizados 1) taxa de reação dentro da vareta combustível 2) Buckling, k 3) reatividade integral e diferencial de barra 4) sombreamento de barra 5) reatividade do boro solúvel ( a ser realizado ) 6) experimento do baffle ( em andamento ) 7) carregamento, massa crítica 8) mapeamento de fluxos com folha 9) calibração de potência

  Experimentos já

realizados

  10) mapeamento de fluxo com mini-câmara 11) mapeamento de densidade de potência por gama scanning

12) mapeamento de folha com fio e calibração de

potência 13) verificação da reatividade do veneno queimável e sua interação com barras de controle

Experimentos já realizados

  14) coeficiente de reatividade de temperatura isotérmico - operação entre 20 e 80 C

15) inserção de vazios no núcleo (homogêneo e local)

16) razão beta/lambda por ruído 17) determinação de abundâncias βi/β

18) determinação do beta-efetivo via análise de ruído

e potência 19) resposta dos detectores out-of-core com reator crítico

  Experimentos Parâmetros Cinéticos

  • 1

  β Parâmetros cinéticos – Razão (s )

  Λ

Configuração Medido Calculado Discrepância

  • 1 -1

  (s ) (s ) (%) Conf. Retangular 249,8 + 4,6 246,3 -1,4 Conf. Cilíndrica 244,0 + 4,7 - - Experimentos Coeficiente de Temperatura (Critério de Projeto)

  Coeficiente de temperatura isotérmico

Faixa de Medido Calculado Discrepância

o o

  Temperatura (pcm/

  

C) (pcm/

  C) (%) o

  (

  C) 20-40 -6,2 -5,5 -11,3 40-80 -12,7 -12,2 -3,9 20-80 -10,5 -9,7 -7,6

  Experimentos Coeficiente de Temperatura Núcleo do Reator com os termopares Sinal dos 15 Termopares 8 S S A A 7 6 S S S A A A 5 4 S S A A 3 2 ab A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z za 15 10 14 13 12 S S A A 11

  9 S S S A A A Fluke 23 B B B S S S 22 20 19 B B B S S S 18 17 B B S S 16 24 21 B B S S 27 26 25 B B S S

  Sinal da posição das barras de controle Grava dados de temperatura Controle grava posição da barra de controle Experimentos Coeficiente de Temperatura 2 5 , 0

  P o n t o 2 T 1

  P o n t o 1 2 4 , 5 T 2 T 3

  2 4 , 0 T 4

  C) T 5 o 2 3 , 5 T 6 a (

  2 3 , 0 T 7 ur

  T 8 at

  2 2 , 5 T 9 per

  T 1 0 2 2 , 0

  T 1 1 em

  2 1 , 5 T

  T 1 2 2 1 , 0 2 0 , 5

  1 3 : 1 9 1 3 : 2 6 1 3 : 3 3 1 3 : 4 0 1 3 : 4 8 1 3 : 5 5 H o r á r i o ( h h : m m : s s )

  Experimentos Coeficiente de Temperatura- Ponto de inversão

  P a r â m e t r o s A j u s t a d o s 2 M o d e l o : P 1 + P 2 . x + P 3 . x C h i ^ 2 = 0 . 0 6 7 4 9 P 1 5 9 . 5 4 1 1 9 ± 0 . 0 4 6 5

  5 8 , 8 6 P 2 - 0 . 1 0 9 5 3 ± 0 . 0 0 6 8 P 3 0 . 0 0 3 8 4 ± 0 . 0 0 0 2 4 ida)

  5 8 , 8 4 er ns i

  5 8 , 8 2 (%

  5 8 , 8 0 #1 C B

  5 8 , 7 8 da ão

  5 8 , 7 6

  B C 1

  iç os P 5 8 , 7 4

  8 1 0 1 2 1 4 1 6 1 8 2 0 o T e m p e r a t u r a ( C )

  

Coeficiente de Vazio

Medido (pcm / % vazio)

  Experimentos Coeficiente de Vazio (Critério de Projeto)

  

Calculado

(pcm / % vazio)

Discrepância (%)

  • 274,7 + 6,8 279,8 1,8

  

Experimentos

Reatividade de barras

(Critério de Projeto)

  Reatividade de barras de controle - Valor Integral

Barra Medida Barra de compensação Tipo de compensação Medido (pcm) Calculado (pcm) Discrepância (%)

  BC1 Ag-In-Cd BC2 Ag-In-Cd

  Diagonal 669 669 BC1 Ag-In-Cd BC2

  B

  Paralela 730 699 -4,2 BC2 Ag-In-Cd BC1

  Ag-In-Cd Paralela 774 699 -9,7

  Experimentos Calibração de potência Calibração de potência

  Reator de potência – calorimétrica Unidade Crítica – Análise de ativação - Referência Unidade Crítica – ruído neutrônico

Potência – Ativação Desvio Máximo (W) (%)

  0,5 14 1,0

  3

  20

  9

  50 2 100

  2 Experimentos Veneno Queimável

Pastilhas de Al O -B C

  2

  3

  4

  Experimentos Veneno Queimável Varetas de Veneno Queimável

  Experimentos Veneno Queimável )

  

Taxa de reação medida no Au / fluxo térmico calculado

ias

  

(9 VQ junto a BC2 / 15 cm abaixo do topo / entre 19 e 20)

ár

  2,0 tr bi taxa de reação com VQ 1,8 ar fluxo térmico com VQ 1,6 dades

  1,4 (uni

  1,2 o ic

  1,0 m tér

  0,8 o

  0,6 flux /

  0,4 ão

  0,2 reaç de

  6

  12

  18

  

24

  30

  36

  42 a distância Oeste - Leste (cm) tax

  

Experimentos

Veneno Queimável

Comparação da depressão entre taxa de reação e fluxo neutrônico térmico devido ao veneno queimável

  Região Valor medido da depressão na taxa de reação (tabela 4.1)

  Valor calculado da depressão no fluxo térmico (tabela 5.2) Discrepância

  (%) Centro (entre 14 e 26 cm e altura de 27,3 cm)

  0,96 0,94 -2,1 Barra BC2 (entre 12 e 15 cm e altura de 15 cm)

  0,89 0,87 -2,3 Barra BC2 (entre 6.5 e 9.5 cm e altura de 15 cm)

  0,89 0,85 -4,5 Barra BC2 (entre 12 e 15 cm e altura de 32 cm)

  0,89 0,91 2,2 Barra BC2 (entre 6.5 e 9.5 cm e altura de 32 cm)

  0,83 0,86 3,6 Experimentos Veneno Queimável Sombreamento de barra BC#2 (com 9 VQ junto a BC#2)

  60

  50 ra) bar de

  40 cm / m (pc ial

  30 experimental - sem VQ enc calculado - sem VQ fer di experimental - com VQ

  20 calculado - com VQ idade iv reat

  10

  15

  20

  25

  30

  

35

  40

  45

  50

  55

posição de barra (cm) Instrumentação do reator

Experimentos

  7

  5

  3

  1 Posições dos ab A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z za detectores

Out of

  2 8 S S A A 9 6 S S S A A A “out-of-core” 7 5 4 3 S S A A instrumentação simulando a 13 12 S S A A 11

  10 S S S A A A Core 14

  10 22 21 B B S S 20 19 B B B S S S 18 17 B B S S 16 15

  23 B B B S S S

  4 25 B B S S 26 24 27 Chapas de aço

  1

  9

  6

  8

  2 Critério de

  Projeto

Experimentos Out of Core

  • 2

  2

  4

  6

  8

  10

  12

  14

  16

  18 100 200 300 400 500 600

  Número de Placas R eat iv idade C al cu lada (p cm )

  Calculada 100 200 300 400 500 600

  R eat iv idade E xp er im en tal (p cm )

  Experimental

Experimentos Out of Core

  • 1 0

  1

  2

  3

  4

  5

  6

  7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 2x10 4

  2x10 4 2x10 4

  2x10 4 2x10 4

  2x10 4 2x10 4

  2x10 4 2x10 4 Detetor BF 3 Posição 1 (-62,2 cm) exp.

  calc.

  A tiv . E sp e cí fica (B q/

  g) Número de Placas

  Experimentos Taxa de reação

Experimentos Taxa de reação

  5

  10

  15

  20

  25

  30

  35

  40

  45

  50

  55 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

  MCNP4B (Monte Carlo com 40 milhões) Experimental ( γ scanning) CITATION (3D Difusão pino a pino) TORT (3D Transporte com P 3 S 16 ) posição M27

  D ens idade de F is são N or m al iz ada

  Distância Axial (cm) Base->Topo

Experimentos Taxa de reação

  5

  10

  15

  20

  25

  30

  35

  40

  45

  50

  55 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45

  Posição B24 MCNP4B (Monte Carlo com 40 milhões) Experimental (

  γ scanning) CIATION (3D Difusão pino a pino) TORT (3D Transporte P 3 S 16 )

  D ens idade de F is são N or m al iz ada

  Distância Axial (cm) Base->Topo Experimentos

Densidade de potência com

detectores ex-core

  BS1 X DAP NORTE (s/ os pontos em que a barra ficou parada)

  40

  50

  60

  70

  80

  90 100 110

  12

  14

  16

  18

  B S

  1 ( % ) Posição da barra de segurança BS1 em função da DAP (diferença axial de potência) da face norte.

  Experimentos Vazio Local (Critério de Projeto) combustíveis Varetas

  Bloco de alumínio vazado Experimentos Vazio Local (Critério de Projeto)

  1

  2

  3

  4

  5

  6

  7

  8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Bloco de Alumínio

Experimentos Vazio Local

  Total sem bloco de alumínio Líquida sem bloco de alumínio Total com bloco de alumínio Líquida com bloco de alumínio

  5000 4500 4000 3500 3000 ens ag

  2500 ont

  2000 C

  1500 1000 500 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

  Posição Axial (mm)

Experimentos Vazio Local

  5

  10

  15

  20

  25

  30

  35

  40

  45

  50

  55 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1

  MCNP4B CITATION (4 grupos)

Experimental

  T a xa de r eaç ão N or m a liz ada

  Comprimento (cm)

  Segundo núcleo do reator

IPEN/MB-01 Principais modificações

  • • Pitch = 1,29 cm (igual do reator da INAP)

  • Altura ativa = 98,70 cm (igual do reator da

  INAP)

  • Conjunto de barras de controle com 28 varetas

  Atividades

  Segundo núcleo do reator

  • Execução de todos os experimentos listados no programa experimental do primeiro núcleo

  Fim

Mostre mais