Giménez, Juan Bautista E. (2011) Medición de fracción de vacío basada en técnicas neutrónicas. / Void fraction measurement based on neutronic techniques. Proyecto Integrador Ingeniería Nuclear, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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Resumen en español
En el presente trabajo se desarrolla un método no intrusivo para la determinación de fracción de vacío en agua, por técnicas neutrónicas. Se realiza una evaluación del método basado en la moderación de neutrones rápidos dentro de un conducto con agua, emulando las condiciones de un circuito hidráulico en un reactor nuclear. Para ello se llevaron a cabo mediciones experimentales empleando una fuente de Am-Be, un tubo de hierro de 50 mm de diámetro y un conjunto de detectores gaseosos de 3He. Para simular la fase gaseosa, se diseñó y construyó un dispositivo específico para generar burbujas a partir del aire inyectado desde una línea de aire comprimido. El trabajo busca validar el método neutrónico mediante mediciones de fracción de vacío realizadas por otras técnicas, en particular usando una sonda conductiva construida para este trabajo. Por otra parte, se establecieron los límites de sensibilidad relativos y absolutos de cada técnica en cuestión (neutrónica y sonda conductiva). A su vez, se trabajó para obtener una herramienta de simulación que permita optimizar nuevas con- figuraciones experimentales relacionadas con la técnica neutrónica. Se definieron diferentes casos de estudio y se realizaron simulaciones en el código MCNP5 (el cual resuelve la ecuación de transporte basándose en el método probabilístico Montecarlo) para estudiar el comportamiento neutrónico en la geometría de interés. Estos cálculos proveyeron información que permite evaluar la validez del método en sistemas de otras dimensiones (con geometría cilíndrica) y frente a cambios en los componentes externos al mismo.
Resumen en inglés
In this work a non-intrusive method for determining void fraction in water by neutronic techniques is developed. An assessment of the method was performed, based on the moderation of fast neutrons in a channel with water, simulating the conditions of a nuclear reactor hydraulic circuit. For this purpose, experimental measurements were carried out using an Am-Be neutron source, an iron pipe of 50 mm in diameter and a gaseous 3He detector array. To simulate the gas phase, a specific device was designed and built to generate bubbles by injecting air from a pressurized air supply. The work seeks to validate the neutronic method against void fraction measurements by other techniques, including a conductive probe constructed for this work. Moreover, the absolute and relative sensitivity limits of each technique involved were determined (both for the neutronic technique and for the conductive probe). Also, a simulation tool for optimizing new experimental configurations related to the neutron technique was developed. Different study cases were defined and simulations were performed with the MCNP5 code (which solves the transport equation based on the probabilistic Monte Carlo method) to study the neutron behavior in the geometry of interest. These calculations provided information that allow to assess the validity of the method in systems of other dimensions (for cylindrical geometries) and regarding changes in external components.
| Tipo de objeto: | Tesis (Proyecto Integrador Ingeniería Nuclear) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Void fraction; Fracción de vacío; Water; Agua; Monte Carlo Methods; Método de Monte Carlo; Neutronic techniques; Técnicas neutrónicas; Am-be neutron source; Fuente de Am-be; Iron tube; Tubo de hierro |
| Referencias: | [1] R.E. Mayer, S.A. Korochinsky, Fracción de vacío factibilidad de técnica de interrogación neutró- nica, Abril 2000, San Carlos de Bariloche. [2] G. Acosta, E. Giménez, M. Gramajo, J. Romero, Determinación de la fracción de vacío mediante detección neutrónica, Instituto Balseiro, Materia: Mediciones Nucleares. Noviembre 2009. [3] J. Marín, F. Palio Nossal, G. Kousal, Resolución de problemas abiertos de ingeniería Fracción de vacío, Instituto Balseiro, Materia: Mediciones Nucleares. Diciembre 2010. [4] F. Acuña, A. Bustelo de la Riva, M. García Espiño, J. Gómez Omil, S. Papadakis, Diseño de un sistema de medición de fracción de vacío aplicado al circuito primario del reactor RA-6 empleando una fuente de neutrones, Instituto Balseiro, Materia: Laboratorio 2. Junio 2010. [5] J. R. Lamarsh, Introduction to Nuclear Reactor Theory, United States of America, Addison- Wesley Publishing Company, 1966. [6] K. H. Beckurts and K. Wirtz, Neutron Physics, Primera edición. Alemania: Springer-Verlag, 1964. [7] J.W. Marsh et al. High resolution measurements of neutron energy spectra from Am-Be and Am-B neutron sources, Nuclear Instruments & Methods in Physics Research, Section A, April 1995. [9] J. Dawidowski, Correcciones por inelasticidad y scattering múltiple en experimentos de scattering de neutrones, Tesis Doctoral, Instituto Balseiro (1993). [8] G. F. Knoll. Radiation Detection and Measurement. Tercera edición. Estados Unidos de América: John Wiley & Sons, Inc, 2000. [10] G.F. Hewitt and P.C. Lovegrove. Experimental Methods in Two-Phase Flow Studies. EPRI NP- 118, Electric Power Research Institute (EPRI) preparado por Atomic Energy Research Establishment. Marzo 1976, p. 74. [11] E. E. Lewis, W. F. Miller. The Monte Carlo Method. En: E. E. Lewis, W. F. Miller. Computational Methods of Neutron Transport, United Satates of America, John Wiley & Sons, 1984, pp. 296-356. [12] E.E. Lewis, W.F. Miller, Computational Methods of Neutron Transport, United Satates of America, John Wiley & Sons, 1984, p. 322. |
| Materias: | Ingeniería nuclear > Física de reactores |
| Divisiones: | Energía nuclear > Ingeniería nuclear > Física de neutrones |
| Código ID: | 293 |
| Depositado Por: | Marisa G. Velazco Aldao |
| Depositado En: | 03 Oct 2011 15:20 |
| Última Modificación: | 03 Oct 2011 15:20 |
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