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Title: Modelado matemático y simulación de la transferencia de calor en un lecho fijo para el núcleo del reactor nuclear “Fixed bed nuclear reactor (FBNR)”
Authors: Almachi Nacimba, Juan Carlos
Montenegro Villarreal, Jessica Alexandra
Issue Date: 5-Jan-2017
Publisher: Quito, 2017.
Citation: Almachi Nacimba, J. C., & Montenegro Villarreal, J. A. (2017). Modelado matemático y simulación de la transferencia de calor en un lecho fijo para el núcleo del reactor nuclear “Fixed bed nuclear reactor (FBNR)”. 196 hojas. Quito : EPN.
Abstract: The FBNR reactor constitutes an innovative reactor that bases its operation on this type of structure. Within the study of fixed beds it is important to define the minimum refrigerant flow, the configuration of the fuel elements that make up the bed, the pressure profile in the bed, the profile of the temperature of the coolant and the fuel elements, the parameters. It is of relevant importance to ensure that the thermal limitations of the materials involved in the core and fuel are not exceeded. In order to determine the parameters required for a steady state, a computational bed model was developed in the Comsol Multiphysics software, and Heat combined heat transfer and flow and transfer modules were used. The results of the simulation were validated using a comparison with the data of the theoretical model of heat transfer, which is based on a balance of energy in the bed when considering the fuel spheres as a source of energy generation. A BCC structure was obtained as the best bed configuration, since under this safe operating conditions the optimum refrigerant flow velocity was 0.6 m/s. The selection was made based on the comparative analysis of parameters and due to the ease of construction.
Description: Un reactor nuclear tiene como finalidad generar energía térmica, a partir del uso de un medio refrigerante circulando por el combustible nuclear que presenta generación interna de calor. El reactor FBNR fundamenta su funcionamiento en la configuración de lecho fijo, para el combustible nuclear. Dentro del estudio de los lechos fijos es de relevancia definir parámetros técnicos importantes como el flujo mínimo de refrigerante, la configuración de los elementos combustibles que constituyen el lecho, el perfil de presión en el lecho, el perfil de temperatura del fluido refrigerante y el perfil de temperatura de la esfera combustible, los parámetros mencionados son de relevante importancia para asegurar que las limitaciones térmicas de los materiales involucrados en el núcleo y combustible no sean superadas. Con el fin de determinar dichos parámetros para un estado estacionario, se desarrolló un modelo 3D CAD, que posteriormente fue examinado con el software Comsol Multiphysics, utilizando los módulos de Heat Transfer y Conjugated Heat Transfer and Flow, se estableció el modelo matemático de la transferencia de calor, el cual se basó en un balance de energía en el lecho al considerar a las esferas combustibles como fuente de generación de energía. Se obtuvo a la estructura BCC como mejor configuración del lecho, la velocidad óptima de circulación del refrigerante fue 0.6 m/s, su selección se la realizó basándose en el análisis comparativo de parámetros y debido a la facilidad de construcción.
Type: masterThesis
Appears in Collections:Tesis Maestría en Ingeniería Mecánica (FIM)

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