Ilardo, Pablo H. (2012) Desarrollo de modelos para un reactor integrado y simulación y análisis de accidentes severos con el código Melcor. / Severe accidents analyses and simulations of an integral type reactor using the Melcor code. Proyecto Integrador Ingeniería Nuclear, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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| PDF (Tesis) Español 2918Kb |
Resumen en español
En el presente trabajo, se realizó un estudio de la fenomenología y de las principales variables involucradas en los accidentes severos de reactores nucleares. Se analizaron los períodos del accidente en los cuales tiene lugar la generación y liberación del hidrógeno para estudiar la distribución del mismo en la contención del reactor una vez que abandona el circuito primario. Se estudiaron los mecanismos de combustión de mezclas de hidrógeno con aire y vapor de agua, las reacciones químicas relevantes y las relaciones entre ellas. También se definieron los límites y condiciones de concentración para los cuales tiene lugar la combustión auto-sostenida del hidrógeno, estableciendo la importancia del oxígeno, vapor de agua y otros diluyentes de la mezcla. Esto último se interpretó gráficamente mediante la introducción del diagrama de Shapiro-Moffette. Se estudió la forma en que se produce la ignición del combustible y se describieron las características del avance de la llama y los factores que modifican los límites de inflamabilidad. El aprendizaje de estos principios que rigen la generación de hidrógeno y el comportamiento de la combustión fue importante para saber cuáles eran los factores a considerar para evaluar el progreso de un accidente y analizar los resultados de las simulaciones. Se simularon accidentes de pérdida de refrigerante con liberación de hidrógeno a la contención de un reactor integrado. Se estudió y utilizó el código de cálculo MELCOR, desarrollado por Sandia National Laboratories, para elaborar un modelo base de la contención. Se realizó un análisis paramétrico de la influencia en el accidente de distintos factores, a saber: tamaño y posición de la rotura, tasa de liberación de hidrógeno y nodalización del modelo base.
Resumen en inglés
In this paper, a study about phenomenology and main variables involved in the progression of severe accidents in nuclear reactors was made. One of the main issues in the containment of a nuclear power plant under severe accident conditions is the hydrogen distribution and combustion. The stages of the accident in which the generation and release of hydrogen take place were analysed, in order to study its distribution in the containment after the release from the primary circuit. The mechanisms of combustion of mixtures of hydrogen with air and steam, the relevant chemical reactions and the relationships between them were studied. The empirical known limits and concentration conditions required to have a self-sustained combustion of hydrogen, establishing the importance of oxygen, steam and other diluents of the mixture were also presented. The latter was interpreted graphically by introducing the Shapiro-Moffette diagram. The way in which fuel ignition occurs was studied and the characteristics of flame propagation and the factors that modify the flammability limits were described. The learning of the principles that govern hydrogen generation and combustion behaviour was important to know the main variables that should be considered in the analysis of the hydrogen issues for a particular severe accident simulation. Simulations of Loss Of Coolant Accidents (LOCA) with release of hydrogen to the containment of an integrated type nuclear reactor were made, using the severe accident code MELCOR, developed by Sandia National Laboratories. Finally, parametric analyses to study the influence of several factors, namely size and position of the rupture, hydrogen release rate, and nodalization, were performed.
| Tipo de objeto: | Tesis (Proyecto Integrador Ingeniería Nuclear) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Hydrogen; Hidrógeno; Combustion; Combustión; Containment; Contención; Loss of coolant; Pérdida de fluido refrigerante; Radiation protection; Proteccion contra las radiaciones; Integrated reactor; Reactor integrado; MELCOR; Severe accident; Accidente severo |
| Referencias: | A. Silde, I. Lindholm. «On Detonation Dynamics in Hydrogen-Air-Steam Mixtures: Theory and Application to Olkiluoto Reactor Building.» 2000. Benielli, N. «Simulación de accidentes más allá de la base de diseño con el código MELCOR en un reactor integrado.» 2010. C.M. Guirao, R. Knystautas, J.H. Lee. «A Summary of Hydrogen-Air Detonation Experiments.» SNL, 1989. Eitner, P. Explotion Limits of Flammable Gases and Vapors. 1902. Glassman, I. Combustion. 2. New York: Academic Press, 1987. Grossel, Stanley S. Deflagration and Detonation Flame Arresters. New York: John Wiley & Sons., 2010. IAEA. «Approaches and Tools for Severe Accident Analysis for Nuclear Power Plants.» Viena, 2008. Kuo, Kenneth K. Principles of Combustion. 2. John Wiley and Sons INC., 2005. Lemmon, A. W. «Studies Relating to the Reaction between Zirconium and Water at High Temperatures.» Battelle Memorial Institute, Columbus, 1957. SNL. 5th MELCOR Users’ Workshop. Bethesda, MD, 2001. —. «MELCOR Computer Code Manuals: Primer and Users’ Guide Version 1.8.6.» Vol. 1. Septiembre de 2005. —. «MELCOR Computer Code Manuals: Reference Manuals Version 1.8.6.» Vol. 2. Septiembre de 2005. Wilson, Richard, y Kamal Araj. «Report to the American Physical Society of the Study Group on the radionuclide release from severe accidents at nuclear power plants.» Reviews of modern physics 57, nº 3 (1985). Z.M. Shapiro, T.R. Moffette. «Hydrogen flammability data and application to PWR loss-okcoolant accident.» 1957. |
| Materias: | Ingeniería nuclear > Cuestiones de seguridad de los reactores Ingeniería nuclear > Control y funcionamiento de reactores |
| Divisiones: | Energía nuclear > Ingeniería nuclear > Seguridad nuclear |
| Código ID: | 347 |
| Depositado Por: | Marisa G. Velazco Aldao |
| Depositado En: | 24 Aug 2012 15:43 |
| Última Modificación: | 24 Aug 2012 15:43 |
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