Gadur, Sergio N. (2019) Modelado de dispositivos fluídicos en recintos con grandes deformaciones mediante sólidos inmersos / Modeling of fluid devices in elclosures with great deformations by solids immersed. Maestría en Ingeniería, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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Resumen en español
Los sistemas de seguridad en instalaciones nucleares se han convertido en un importante tema de investigación debido al impacto significativo de los accidentes nucleares. El accidente nuclear mas reciente se produjo en Japón, en la localidad de Okuma en la prefectura Fukushima, el día 11 de marzo de 2011. Los eventos iniciantes fueron un sismo de grado 9 (0;56g), seguido de un tsunami con olas de 15 m de altura. Durante el accidente, los sistemas de seguridad energizados no pudieron accionarse debido a la perdida total de energía eléctrica (station blackout) causada por la llegada del tsunami y del terremoto. Una de las consecuencias de este accidente, consistió en mejorar la seguridad nuclear, a partir del desarrollo de sistemas pasivos de seguridad. Estos sistemas se diseñan para funcionar basados en fenómenos naturales, tales como convicción natural, la gravedad, y la diferencia de presión, sin necesidad de contar con la intervención de un operador o dispositivo de actuación susceptible a fallas. Un ejemplo de estos sistemas consiste en accionar las barras de control mediante un mecanismo hidráulico. Este dispositivo consta de una barra de control unida a un pistón móvil el cual se encuentra inmerso dentro de una cámara con fluido. Una bomba centrífuga suministra la presión de equilibrio debajo del pistón, necesaria para equilibrar el peso de la barra de control y mantenerla en la posición superior durante la operación normal del reactor. Cuando ocurre un evento iniciante, como es el caso del station blackout, las barras caen por gravedad, garantizando el apagado del reactor. Esta tesis tuvo como objetivo el modelado numérico de la operación de las barras de control del reactor argentino CAREM-25. Se utilizo un código de calculo de elementos nitos que permite simular el acoplamiento entre las ecuaciones de Navier Stokes, en recintos de geometría variable, y el movimiento de un solido inmerso. Se realizaron validaciones del código en situaciones similares a las de operación del mecanismo. Se identificaron las principales dificultades y se realizaron algunas simulaciones preliminares.
Resumen en inglés
Safety systems in nuclear facilities have become an important research topic due to the signicant impact of nuclear accidents. The most recent nuclear accident occurred in Japan, in the locality of Okuma at the Fukushima prefecture, on March 11, 2011. The iniciating events were an earthquake of 9 (0:56g), followed by a tsunami with 15 m height waves. During the accident, the safety systems could not be activated due to the total loss of power (station blackout) caused by the arrival of the earthquake and the tsunami. One of the consequences of this accident was the improvement of nuclear safety, based on the development of passive safety systems. These systems are designed to operate based on natural phenomena, such as natural convection, gravity and pressure difference, without the need for intervention by an operator or device susceptible to faults. An example of these systems is the operation of control rods by a hydraulic mechanism. This device consists of a control rod attached to a mobile piston which is immersed inside a fluid lled chamber. A centrifugal pump supplies the equilibrium pressure below the piston, necessary to balance the weight of the control rod and to keep it in the upper position during the normal operation of the reactor. When an initial event occurs, as in the case of a station blackout, the rods fall by gravity, ensuring the shutdown of the reactor. The objective of this thesis was the numerical modeling of the operation of the control rods of the argentine reactor CAREM-25. A nite element calculation code was used to simulate the coupling between the Navier Stokes equations, in variable geometric enclosures, and the movement of an immersed solid. Validations of the code were performed in situations which are similar to those of the actual operation of the mechanism. The main diffculties were identied and some preliminary simulations were performed.
| Tipo de objeto: | Tesis (Maestría en Ingeniería) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Pistons; Pistones; Cylinders; Cilindros; CAREM 25 reactor; Reactor CAREM 25; [Gap; Immersed solids method; Metodos solidos inmersos] |
| Referencias: | [1] P. Zanocco, D. D. y. M. G. Consideraciones numericas en la predicción de limites de estabilidad en circuitos de convección natural. Mecánica Computacional, XXIII, pag. 1429, 2004. xi, 2 [2] Delmastro D., M. R. G. d. S. S. S. A. I. V., Gomez S. Características generales del reactor carem-25. xi, 5 [3] MUTSUMl V. ISHlDA FUKAMl, A. S. Carem project: Innovative small pwr. Progress in Nuclear Energy, 37, 265-270, 2000. xi, 8 [4] In Guk Kim, I. C. B. Hydraulic control rod drive mechanism concept for passive in-core cooling system (pincs) in fully passive advanced nuclear power plant. Experimental Thermal and Fluid Science, 2017. xi, 10 [5] M.E. Ricotti, M. C. E. C. C. L. M. P. C. R., A. Cammi. Hydraulically driven control rod concept for integral reactors: Fluid dynamic simulation and preliminary test, 2003. xi, 11 [6] P. J. Blanco, E. A. D., R. A. Feijoo. A variational framework for fluid-solid interaction problems based on immersed domains: Theorical bases. Computer methods in applied mechanics and engineering, 197, 2353-2371, 2008. xi, 20, 21, 23, 24 [7] S. Nabil Gadur, M. A. P. A., Enzo A. Dari. Modelado de válvulas de accionamiento pasivo mediante la técnica de sólidos inmersos, 2017. xi, 20, 28 [8] Commision, U. S. N. R. Davis-besse reactor pressure vessel head degradation. Overview, Lessons Learned, and NRC Actions Based on Lessons Learned. 10 [9] Blanco, P. J. Incompatibilidade cinemática, imersao de domínios e modelagem constitutiva de multiescala: nexo com a modelagem do sistema cardiovascular, 2008. 20, 21, 23 [10] Dari, E. A., Blanco, P. J., Feijoo, R. A. A computational strategy for fluidstructure interaction combining inmersed domains and a body-tted approach. Asociación Argentina de Mecánica Computacional, XXIX, 3037-3051, 2010. 20, 21, 22, 23 [11] Donea, J., Huerta, A., Ponthot, J.-P., Rodriguez-Ferran, A. Arbitrary lagrangianeulerian methods. Encyclopedia of Computational Mechanics, Volume 1: Fundamentals, 1-25, 2004. 20, 21, 25 [12] Baaijens, F. A ctitious domain/mortar element method for fluid-structure interaction. Methods Fluids, 35, 743-761, 2001. 22, 24 [13] AM, W. Equipotential zoning of two-dimensional meshes. Report UCRL-7312, University of California, Lawrence Livermore Laboratory: Livermore, California, 1963. 25 [14] D.J., B. An efficient, accurate, simple ale method for nonlinear nite element programs. Comput. Methods Appl. Mech. Eng., 72(3), 305-350, 1989. 25 [15] Borazjani I., G. L., F., S. Curvilinear immersed boundary method for simulating fluid structure interaction with complex 3d rigid bodies. J. Comput. Phys., 227, 7587-7620, 2008. 28 [16] Buscaglia G. Dari E., L. A., M., R. Un programa general de elementos nitos en paralelo. Congreso argentino de mecánica computacional, XIX, 845-854, 1999a. 29 [17] Buscaglia G. Ferrari H., D. E., Carrica P. An application of distributed computing to the nite element investigationof lift force on a freely-rotating sphere in simple shear flow. Proceedings of the ASME fluids Engineering Division, The American Society of Mechanical Engineers, FED-Vol.250, 265-271, 1999b. 29 [18] Raúl O.Rubio, R. O. M., C. M. Mazufri. Mecanismo hidráulico de control de elementos absorbentes - tareas desarrolladas en enero del año 2000 - piston 90g20mm22d. 42 [19] Raúl O. Rubio, R. O. M., C. M. Maxufri. Mecanismo hidráulico de control de elementos absorbentes - tareas desarrolladas - piston 90g20mm5d. 42, 44, 70, 75 [20] Brendstrup Carlos, R. R. L. A. N. R., Mazufri Claudio. Factibilidad de uso del mecanismo hidráulico del sac - conclusiones de los resultados obtenidos en el cem. 42 |
| Materias: | Ingeniería > Fluidodinámica computacional |
| Divisiones: | Gcia. de área de Aplicaciones de la tecnología nuclear > Gcia. de Investigación aplicada > Mecánica computacional |
| Código ID: | 821 |
| Depositado Por: | Tamara Cárcamo |
| Depositado En: | 31 Mar 2021 11:55 |
| Última Modificación: | 12 Abr 2021 12:07 |
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