O que é circulação natural na engenharia de reatores – Definição

Circulação Natural em Engenharia de Reatores

Na engenharia de reatores , a circulação natural é um fenômeno muito desejado, pois é capaz de fornecer resfriamento do núcleo do reator após a perda de RCPs (por exemplo, após perda de energia externa – LOOP). Em PWRs, o projeto da planta fornece uma diferença de elevação , h , de aproximadamente 12 metros entre a linha central do gerador de vapor e a linha central do núcleo do reator . O layout do sistema deve garantir a capacidade de circulação natural após uma perda de fluxo para permitir a recarga sem superaquecer o núcleo. Além disso, a tubulação de interconexão do vaso de pressão do reatorOs geradores de vapor devem estar intactos, livres de obstruções, como gases não condensáveis ​​(por exemplo, bolsas de vapor). Dessa forma, a circulação natural garantirá que o fluido continue fluindo enquanto o reator estiver mais quente que o dissipador de calor, mesmo quando a energia não puder ser fornecida às bombas.

Os RCPs geralmente não são “sistema de segurança”, conforme definido. Após a perda de RCPs (por exemplo, após perda de energia externa – LOOP), o reator deve ser desligado imediatamente, pois os RCPs diminuem lentamente até a vazão zero. A remoção de calor residual suficiente e segura é então assegurada por um fluxo de circulação natural através do reator. Sem fluxo forçado, o líquido de arrefecimento no núcleo começa a aquecer. O aumento da temperatura do refrigerante causa uma redução na densidade do refrigerante, que por sua vez move o refrigerante para o gerador de vapor. Deve-se notar que a circulação natural não é suficiente para remover o calor gerado quando o reator está na potência.

Os projetos modernos de reatores usam a circulação natural como um recurso de segurança muito importante . Muitos sistemas de segurança passiva nos projetos modernos de reatores operam sem o uso de bombas, o que cria maior segurança, integridade e confiabilidade do projeto, reduzindo simultaneamente o custo geral do reator.

Indicadores de circulação natural

Nos PWRs, vários parâmetros podem ser usados ​​para indicar ou verificar a circulação natural. Isso depende do tipo e dos sistemas da planta. Por exemplo, para um PWR, os parâmetros selecionados que podem ser usados ​​são os seguintes:

• Idealmente, a taxa de fluxo pode ser medida em cada um dos loops.
• ΔT ( T _quente – T _frio ). A diferença de temperatura entre as pernas quentes e as frias deve ser de 25 a 80% do valor total da potência e estar constante ou diminuir lentamente. Isso indica que o calor de decomposição está sendo removido do sistema a uma taxa adequada para manter ou reduzir as temperaturas do núcleo.
• As temperaturas quentes e frias das pernas devem estar estáveis ​​ou diminuindo lentamente. Novamente, isso indica que o calor está sendo removido e a carga de calor do decaimento está diminuindo conforme o esperado.
• A pressão do vapor do gerador de vapor (pressão lateral secundária) deve estar seguindo a temperatura do sistema de refrigeração do reator. Isso verifica se o gerador de vapor está removendo o calor do líquido de arrefecimento RCS.

Referência especial: Circulação natural em usinas nucleares resfriadas a água, IAEA-TECDOC-1474. IAEA, 2005. ISBN 92–0–110605 – X.