Simulación termohidráulica de un generador de vapor de una central nuclear mediante mecánica de fluidos computacional

Abstract

El gran aumento que ha demostrado en los últimos años la energía nuclear, ha incrementado la necesidad de seguir investigando y actualizando métodos para evaluar el funcionamiento y las respuestas de una central ante posibles accidentes. Desde hace más de cuatro décadas se vienen desarrollando códigos que permiten resolver el circuito primario y secundario junto con todos los sistemas de una central. Pero estos códigos no permiten estudiar en detalle lo que sucede en un determinado componente. Gracias a los actuales recursos computacionales, se puede analizar lo que sucede en un componente puntual como por ejemplo un generador de vapor, en donde no solo se utilizan los parámetros de funcionamiento sino que se construye una geometría real del componente. En esta tesina se realizó el estudio de un generador de vapor mediante la simulación por mecánica de fluidos computacional (CFD). Elmodelo de estudio que se utilizó es el de una facilidad experimental canadiense denominada RD-14M, la cual representa en forma escalada un reactor tipo CANDU6. La simulación se efectuó mediante la utilización de la plataforma OpenFoam, que es un paquete de solvers de código abierto que permite resolver problemas de dinámica de los fluidos mediante métodos numéricos. La construcción del modelo computación se realizó modelando el generador de vapor como un conjunto. Posteriormente para realizar la simulación se separó el circuito primario del secundario; y se utilizó para cada uno de ellos solver diferentes. Antes de simular cada uno de estos circuitos, se realizaron modelos simplificados, que permitieron validar los solvers utilizado como también estudiar el comportamiento de determinadas variables y compararlas con los cálculos analíticos y el código RELAP. Finalmente se realizó la simulación de los modelos reales, analizando luego los datos obtenidos. Para ambos circuitos se pudieron obtener datos valiosos que permitieron entender mejor como es el funcionamiento de este componente y caracterizar determinadas variables en estudio.