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! La determd i s t r i b ugeneracióntodo el realogrado a analisis nreactor.
!
El acoplaanál is is termico de
r e q u e r ipredicción estado escomo sustransitorias
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! En cuyo caso el nivel y la distribución de la tasa degeneración de calor son asumidos como fijo.
!
El análisis térmico se lleva a cabo para predecir latemperatura en el núcleo del reactor.
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!
La potencia operativa del núcleo esta l imitada poconsideraciones térmicas no por consideraciones nucleares.
! En la practica, la potencia del núcleo permisible esta limitada pola velocidad a la cual el calor puede ser transportado desde ecombustible al refrigerante sin alcanzar temperaturasexcesivamente altas.
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La energia libeproducido pnucleares exot
Una pequeña fracción de la energia en el reactor provienede la no captura de neutrones en el combustible,
moderador, refrigerante y materiales estructurales.
Parte de la masa nuctransformada en energia.
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La energia de fision que es aproximadamente 200 MeV por fisión,aparece como energía cinética y la decadencia de los productos de fisión.
.
Muchos de los fragmentos de
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! Los neutrones producidos etienen una energia cineticapor lo tanto se denominan n
La mayoria de estos neutrones rapidos tienen energiasentre 1 y 2 MeV, aunque algunos pueden tener hasta 10
MeV.
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!
El potencial se mejora para un neutron para provocar la fisión si su energía scomparables a los alrededores por un proceso de desaceleración llamado moderacion
!
Los neutrones lentos, se refiere a los neutrones térmicos que tienen energias en e0.10 eV.
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! El uranio 23fisionable natural en cdel orden deuranio.
Por tanto el plutonio 239 y 241 se pueden producira partir de la absorcion de neutrones en los atomos
de uranio 238 y plutonio 240 respectivamente.
Otros materiales fisionables songenerados por captura de neutrones
por los llamdos atomos fertiles.
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! En un típico LWR solo alrededor deuna media de los neutrones sonabsorbidos por isotopos fisionables;la otra mitad son capturados porisotopos fér t i les , cont ro l y
materiales estructurales.
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! El plutonio producido en el núcleodurante la operación del LWRtambién participa en el proceso de
liberación de energía y puedeaportar hasta el 50% de la liberaciónde energía de fisión.
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! La energia resultante de la fision sedistribuye aproximadamente de lasiguiente manera por ejemplo parael U235:
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! Los fragmentos de fision tienen una energiacinetica de cerca de 166 MeV por fision.
La mayoria de los 8 MeV de los rayos beta de losproductos de fisión son tambien depositados en
el combustible.
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El promedio de neutrones son emitidos conuna energía cinética de cerca de 5 MeV porfisión. En un reactor térmico, la masa deesta energía es depositada en elmoderador cuando los neut ronesdesaceleran.
La tasa a la cual las fisiones ocurren en el combustible, ypor lo tanto la tasa de producción de calor, varia de una
barra de combustible a otra y es también una función de
la posición dentro de cualquier barra.
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!
Si Ed es la energía depositada localmente en el combustible por la tasa de producción de calor por unidad de volumen en el puntola expresión:
!
Donde sigma fr es la sección eficaz macroscópica de fisión del co
!
Fi (r, E) es el flujo dependiente de la energía como función de la p
! Las unidades de q’’’ son MeV/seg-cm3.
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! En un reactor térmico la mayoría de las fisiones son inducidastérmicos y en este caso, la integral puede ser escrita como:
! Donde sigma fr es la sección eficaz de fisión del combustible ytérmico.
!
En el marco del calculo multigrupo la integral puede ser expresada
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La dependencia espacial delflujo depende de la geometria yde la estructura del reactor.
Muchos de los calculos dellevados a cabo para el c
finito desnudo.
P t t i l fl j t i t
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! Para un reactor termico, el flujo termico es entonces:
!
Donde P es la potencia total del reactor en joules.
! Er es la energia recuperable por fision en joules.
! V es el volumen del reactor en cm3.
!
Ry H son sus dimensiones exteriores en centimetros.! Se asume que el combustible esta distribuido homogeneamente a tr
y que Ef (sigma f) es el valor de la seccion eficaz macroscopica dmezcla en unidades de cm-1
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!
La ecuacion anterior tambien puede ser usada para aproximarreactor.
!
Donde el combustible esta contenido de manera separada decombustible, previsto que el valor de Ef (sigma f) es computado equivalente homogenea.
!
Suponemos que eso esta en n barras de combustible de radio a yaltura del reactor. Entonces si Efr es la seccion eficaz macroscopicbarra, el total de seccion eficaz de fisión en el nucleo completo es:
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!
El valor promedio de Ef en el núcleo es entonces:
!
Y el flujo es:
!
Donde :
! Fue sustituida
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!
Cuando la ecuación anterior es introducida dentro de la ecuación:
!
Esta se convierte en :
!
La dependencia de q’’’ en r da el cambio en el flujo desde barra a bdiámetro del reactor.
D l ió t i id t l t á i d
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!
De la ecuación anterior es evidente que la tasa máxima es prodocurre en medio (z=0) de la barra central (r=0). En este caso, aen esta ecuación son unitarias y el valor máximo de q’’’ es:
!
La tasa máxima de producción de calor en una barra no central
diferente de 0 es:
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! La tasa total a la cual es producido el calor en cualquier barra de cdada por la integral:
I t d i d ’’’( ) d l ió
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!
Introduciendo q’’’(r,z) de la ecuación
! Se tiene:
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Las formulas derivadas areactor cilíndrico destomarse con demasiacálculos de la produccreactor real.
Para un reactor reflejado y/uniforme, el cual tiene una t
máximo mas pequeño que u
En particular la ecuación de abajo tiene sobre estimado elvalor de q’’’max considerablemente.
! Para ver este efecto primero veremos que:
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! Para ver este efecto primero veremos que:
! Donde fi max es el valor máximo del flujo térmico.
! La potencia total del reactor esta dada por:
! Donde fi av es el flujo térmico promedio y sigma f es la sección eficaz macroscópica dede volumen v., dividendo la primera ecuación entre la segunda se tiene:
! Donde omega es la máxima tasa de flujo promedio
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! Donde omega es la máxima tasa de flujo promedio.
! Finalmente, introduciendo la ecuación:
!
Se tiene:
! Se supone que para la instancia que omega=2.4 que es un valor razonable para un reacomparando las 2 ultimas ecuaciones se observa que: