¿Qué es la circulación natural en la ingeniería de reactores? Definición

Circulación natural en ingeniería de reactores

En la ingeniería del reactor , la circulación natural es un fenómeno muy deseado, ya que es capaz de proporcionar enfriamiento del núcleo del reactor después de la pérdida de RCP (por ejemplo, después de la pérdida de energía fuera del sitio – LOOP). En los PWR, el diseño de la planta proporciona una diferencia de elevación , h , de aproximadamente 12 metros entre la línea central del generador de vapor y la línea central del núcleo del reactor . El diseño del sistema debe garantizar la capacidad de circulación natural después de una pérdida de flujo para permitir el enfriamiento sin sobrecalentar el núcleo. Además, la tubería de interconexión del recipiente a presión del reactorLos generadores de vapor deben estar intactos, libres de obstrucciones como gases no condensables (por ejemplo, bolsas de vapor). De esta manera, la circulación natural asegurará que el fluido continuará fluyendo mientras el reactor esté más caliente que el disipador de calor, incluso cuando no se pueda suministrar energía a las bombas.

Los RCP no suelen ser un “sistema de seguridad”, como se define. Después de la pérdida de RCP (p. Ej., Después de la pérdida de energía fuera del sitio – LOOP), el reactor debe apagarse inmediatamente, ya que los RCP disminuyen lentamente a velocidad de flujo cero. La eliminación de calor residual suficiente y segura se asegura mediante un flujo de circulación natural a través del reactor. Sin flujo forzado, el refrigerante en el núcleo comienza a calentarse. El aumento de la temperatura del refrigerante provoca una reducción en la densidad del refrigerante, que a su vez mueve el refrigerante al generador de vapor. Cabe señalar que la circulación natural no es suficiente para eliminar el calor generado cuando el reactor está en funcionamiento.

Los diseños modernos de reactores utilizan la circulación natural, una característica de seguridad muy importante . Muchos sistemas de seguridad pasiva en diseños de reactores modernos operan sin usar ninguna bomba, lo que aumenta la seguridad, integridad y confiabilidad del diseño, al tiempo que reduce el costo total del reactor.

Indicadores de circulación natural.

En los PWR, se pueden usar varios parámetros para indicar o verificar que está ocurriendo la circulación natural. Esto depende del tipo de planta y los sistemas de la planta. Por ejemplo, para un PWR, los parámetros seleccionados que se pueden usar son los siguientes:

• Idealmente, el caudal puede medirse en cada uno de los bucles.
• ΔT ( T _Caliente – T _Frío ). La diferencia de temperatura entre las piernas calientes y las piernas frías debe ser del 25-80% del valor de potencia total y disminuir de manera constante o lenta. Esto indica que el calor de descomposición se está eliminando del sistema a una velocidad adecuada para mantener o reducir las temperaturas centrales.
• Las temperaturas de las piernas calientes y frías deben ser constantes o disminuir lentamente. Nuevamente, esto indica que se está eliminando el calor y que la carga de calor de disminución está disminuyendo como se esperaba.
• La presión de vapor del generador de vapor (presión lateral secundaria) debe seguir la temperatura del sistema de refrigeración del reactor. Esto verifica que el generador de vapor está eliminando calor del refrigerante RCS.

Referencia especial: Circulación natural en centrales nucleares refrigeradas por agua, IAEA-TECDOC-1474. OIEA, 2005. ISBN 92–1–110605 – X.