{"id":39468,"date":"2019-09-11T21:56:21","date_gmt":"2019-09-11T20:56:21","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/que-es-el-perfil-de-temperatura-combustible-nuclear-definicion\/"},"modified":"2020-01-05T20:02:32","modified_gmt":"2020-01-05T19:02:32","slug":"que-es-el-perfil-de-temperatura-combustible-nuclear-definicion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-el-perfil-de-temperatura-combustible-nuclear-definicion\/","title":{"rendered":"Qu\u00e9 es el perfil de temperatura – Combustible nuclear – Definici\u00f3n"},"content":{"rendered":"
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Perfil de temperatura – Combustible nuclear.\u00a0Este ejemplo muestra c\u00f3mo calcular la distribuci\u00f3n de temperatura y el perfil de temperatura, T (r), en la pastilla de combustible.\u00a0Ingenieria termal<\/div>\n<\/div>\n
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Perfil de temperatura – Combustible nuclear<\/h2>\n

\"Combustible<\/a><\/p>\n

Ver tambi\u00e9n:\u00a0generaci\u00f3n de calor en reactores nucleares<\/a><\/p>\n

Ver tambi\u00e9n:\u00a0temperatura de la superficie del revestimiento<\/a><\/strong><\/p>\n

La mayor\u00eda de los PWR utilizan el\u00a0combustible de uranio<\/strong>\u00a0, que est\u00e1 en forma de\u00a0di\u00f3xido<\/strong>\u00a0de\u00a0uranio<\/strong>\u00a0.\u00a0El di\u00f3xido de uranio es un s\u00f3lido semiconductor negro con muy baja conductividad t\u00e9rmica.\u00a0Por otro lado, el di\u00f3xido de uranio tiene un punto de fusi\u00f3n muy alto y tiene un comportamiento bien conocido.\u00a0El UO\u00a02<\/sub>\u00a0se presiona en\u00a0gr\u00e1nulos cil\u00edndricos<\/strong>\u00a0, estos gr\u00e1nulos se sinterizan en el s\u00f3lido.<\/p>\n

Estos\u00a0gr\u00e1nulos cil\u00edndricos<\/strong>\u00a0se cargan y encapsulan dentro de una barra de combustible (o pasador de combustible), que est\u00e1 hecha de aleaciones de circonio debido a su\u00a0secci\u00f3n transversal de<\/a>\u00a0muy baja absorci\u00f3n\u00a0(a diferencia del acero inoxidable).\u00a0La superficie del tubo, que cubre los gr\u00e1nulos, se llama\u00a0revestimiento de combustible<\/strong>\u00a0.<\/p>\n

Ver tambi\u00e9n:\u00a0\u00a0conducci\u00f3n t\u00e9rmica de di\u00f3xido de uranio<\/a><\/p>\n

El<\/strong>\u00a0comportamiento\u00a0t\u00e9rmico<\/strong>\u00a0y\u00a0mec\u00e1nico<\/strong>\u00a0de\u00a0las pastillas<\/strong>\u00a0de\u00a0combustible<\/strong>\u00a0\u00a0y\u00a0las barras de combustible<\/strong>\u00a0constituyen una de las tres disciplinas clave de dise\u00f1o principales.\u00a0El combustible nuclear<\/strong>\u00a0se opera en condiciones muy inh\u00f3spitas (t\u00e9rmicas, de radiaci\u00f3n, mec\u00e1nicas) y debe soportar un funcionamiento superior al normal.\u00a0Por ejemplo, las temperaturas en el centro de los gr\u00e1nulos de combustible alcanzan m\u00e1s de\u00a01000 \u00b0 C<\/strong>\u00a0(1832 \u00b0 F) acompa\u00f1adas de liberaciones de gases de fisi\u00f3n.\u00a0Por lo tanto, el conocimiento detallado de la distribuci\u00f3n de temperatura dentro de una sola barra de combustible es esencial para la operaci\u00f3n segura del combustible nuclear.\u00a0En esta secci\u00f3n estudiaremos\u00a0la ecuaci\u00f3n de conducci\u00f3n de calor<\/strong><\/a>\u00a0en\u00a0coordenadas cil\u00edndricas.<\/strong>usando la condici\u00f3n de l\u00edmite de Dirichlet con la temperatura de superficie dada (es decir, usando la condici\u00f3n de l\u00edmite de Dirichlet).\u00a0El an\u00e1lisis exhaustivo del perfil de temperatura de la barra de combustible se estudiar\u00e1 en una secci\u00f3n separada.<\/p>\n

Temperatura en la l\u00ednea central de una pastilla de combustible<\/strong><\/h2>\n

Considere la pastilla de combustible de radio\u00a0r\u00a0U<\/sub>\u00a0= 0.40 cm<\/strong>\u00a0, en la cual hay una generaci\u00f3n de calor uniforme y constante por unidad de volumen,\u00a0q\u00a0V<\/sub>\u00a0[W \/ m\u00a03<\/sup>\u00a0]<\/strong>\u00a0.\u00a0En lugar de la tasa de calor volum\u00e9trica q\u00a0V<\/sub>\u00a0[W \/ m\u00a03<\/sup>\u00a0], los ingenieros a menudo usan la\u00a0tasa de calor lineal, q\u00a0L<\/sub>\u00a0[W \/ m]<\/strong>\u00a0, que representa la tasa de calor de un metro de varilla de combustible.\u00a0La\u00a0tasa de calor lineal<\/strong>\u00a0se puede calcular a partir de la tasa de calor volum\u00e9trica mediante:<\/p>\n

\"tasa<\/a><\/p>\n

La l\u00ednea central se toma como el origen de la coordenada r.\u00a0Debido a la simetr\u00eda en la direcci\u00f3n zy en la direcci\u00f3n azimutal, podemos separar las variables y simplificar este problema a\u00a0un problema unidimensional<\/strong>\u00a0.\u00a0Por lo tanto, resolveremos la temperatura solo en funci\u00f3n del radio,\u00a0T (r)<\/strong>\u00a0.\u00a0Para una\u00a0conductividad t\u00e9rmica<\/a>\u00a0constante\u00a0, k, la forma apropiada de la\u00a0ecuaci\u00f3n de calor cil\u00edndrica<\/strong>\u00a0, es:<\/p>\n

\"ecuaci\u00f3n<\/a><\/p>\n

La soluci\u00f3n general de esta ecuaci\u00f3n es:<\/span><\/p>\n

\"ecuaci\u00f3n<\/a><\/p>\n

donde C\u00a0<\/span>1<\/span><\/sub>\u00a0y C\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0son las constantes de la integraci\u00f3n.<\/span><\/p>\n

\"Conducci\u00f3n<\/a>Calcule la distribuci\u00f3n de temperatura, T (r)<\/span><\/strong>\u00a0, en esta pastilla de combustible, si:<\/span><\/p>\n