Análisis mediante técnicas de Monte Carlo del comportamiento del reactor subcrítico DELPHI

Cruz Galbán, Pablo (2017). Análisis mediante técnicas de Monte Carlo del comportamiento del reactor subcrítico DELPHI. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Industriales (UPM).

Description

Title: Análisis mediante técnicas de Monte Carlo del comportamiento del reactor subcrítico DELPHI
Author/s:
  • Cruz Galbán, Pablo
Contributor/s:
  • Abánades Velasco, Alberto
Item Type: Final Project
Degree: Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales
Date: July 2017
Subjects:
Faculty: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Department: Ingeniería Energética
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

El objetivo de este proyecto es el estudio del comportamiento del reactor subcrítico Delphi, utilizando métodos de Monte Carlo para realizar simulaciones del reactor y obtener mediciones de flujo neutrónico, distribución energética y temporal. La importancia del estudio de los reactores subcríticos se debe a la contribución en el desarrollo del ADS (Accelerator Driven System), un tipo de reactor subcrítico, que utiliza la reacción de espalación como fuente externa de neutrones, y que permite reducir la cantidad y vida media de ciertos residuos radiactivos, los actínidos minoritarios. A su vez, también permite la utilización de torio como combustible, más abundante que el uranio. El reactor Delphi está situado en la Universidad Técnica de Delft, donde se utiliza con fines académicos y experimentales. Consta de dos vasijas, una superior acrílica donde se almacenan los elementos combustibles cuando el reactor no está en operación, y una inferior de acero inoxidable, rellena de agua, que alberga los elementos combustibles durante la operación. Los elementos combustibles forman una matriz cuadrada de 13x13 tubos, siendo 168 de ellos barras combustibles y el tubo restante que se sitúa en el centro, relleno de agua. Se emplea uranio enriquecido al 3.8% en uranio-235, y como fuente externa de neutrones se utiliza una fuente de californio-252. Los sistemas de detección son contadores proporcionales de helio-3 en forma tubular de General Electric. El Delphi cuenta con dos unidades, que pueden colocarse en 37 posiciones diferentes y a diferentes alturas. En este proyecto se van a analizar las mediciones en cuatro posiciones diferentes, para estudiar la influencia de la distancia radial, y a cuatro alturas para la distancia axial. Las simulaciones del reactor Delphi se realizan utilizando métodos de Monte Carlo, en este caso se emplea el código MCNPX (Monte Carlo N-Particle Extended) que permite definir la geometría detallada del reactor y simular la evolución neutrónica dentro del reactor. La definición de la geometría en MCNPX consta de varias secciones en el código: - Definición de celdas: se definen las celdas o volúmenes diferentes presentes en el reactor, mediante intersección de superficies. - Definición de superficies: las intervinientes en la definición de celdas. - Materiales: se especifica el material del que se compone cada celda. Tras definir la geometría completa, que se adjunta en la sección de anexos, se realizan las diferentes simulaciones. El primer cálculo es de criticidad, de este modo se observa si el reactor funciona correctamente y la definición de la geometría es correcta. Posteriormente se realiza un cálculo de flujo neutrónico frente a distribución energética. Para ello se introducen detectores en el código MCNPX en las 16 posiciones de estudio diferentes, cuatro distancias radiales a cuatro alturas diferentes. Los resultados muestran mayores flujos de neutrones de bajas energías, en el rango térmico, y que la variación de flujo es mayor al variar la altura axial, siendo decreciente a medida que se aleja de la fuente de californio. La variación de flujo al variar la distancia radial es menor, considerándose homogénea en la parte central del reactor. El cálculo de flujo total en las posiciones a estudiar muestra que los detectores más próximos a la fuente de californio parten de un alto valor de flujo, decreciendo monótonamente. Los que se sitúan más lejos de la fuente parten de valores bajos de flujo, que alcanzan un máximo durante el primer milisegundo, para posteriormente decrecer monótonamente. En la etapa de decrecimiento, se observa que la evolución es similar en todas las posiciones, con una pendiente de decrecimiento idéntica, sin embargo, los valores absolutos de flujo son mayores en los detectores situados a alturas más próximas del centro. Los datos obtenidos de flujos neutrónicos frente a tiempo están en consonancia con los aportados por el instituto Delft, aportando fiabilidad a la correcta ejecución de las mediciones. Con estos datos de flujo y distribución energético-temporal, se puede obtener la distribución de potencia del reactor, quedando determinado el comportamiento en las posiciones a estudiar.

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Item ID: 47826
DC Identifier: http://oa.upm.es/47826/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:47826
Deposited by: Biblioteca ETSI Industriales
Deposited on: 20 Sep 2017 06:42
Last Modified: 18 May 2018 10:13
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