Proyecto de subida de potencia del reactor RP10 del IPEN evaluación termohidráulica del núcleo del reactor

Abstract

La energía nuclear en el Perú se puede considerar como una muy buena alternativa para la generación de potencia en el futuro. En una comparación económica, el costo de operación para la producción de energía nuclear es mucho menor que los costos de las energías convencionales e incluso de algunas no convencionales. Esta conclusión se sustenta en que los combustibles nucleares tienen mayor energía interna que los demás combustibles, pudiendo generar una potencia miles de veces mayor, en igualdades de masa, además el tiempo de vida útil es mucho mayor que, por ejemplo, los combustibles químicos. Es por este motivo que el Instituto Peruano de Energía Nuclear, se ha propuesto realizar el proyecto de subida de potencia del reactor RP10 con el objetivo de aprovechar de mejor forma las bondades que la energía nuclear proporciona. Las grandes desventajas que presenta el uso de energía nuclear se resumen en dos puntos básicamente: el alto costo de inversión para realizar el diseño y la construcción de instalaciones que brinden seguridad al personal y público; y el riesgo de radiactividad y/o contaminación radiactiva al que están expuestos el personal, que se logra reducir al contar con instalaciones seguras y operaciones dentro de las normas establecidas. El Proyecto de Subida de Potencia y Optimización del Reactor RP-1 O, se ejecuta teniendo como antecedentes otros proyectos similares, como el realizado por la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) en el país de la Argentina. En el presente proyecto, se realiza el estudio del reactor y sus instalaciones bajo un análisis termo hidráulico, en el cual se evalúan los parámetros térmicos e hidráulicos del núcleo del reactor sustentando la modelación y cálculos en postulados de la ingeniería mecánica. Las condiciones para cumplir con el objetivo son respetando siempre las normas de seguridad nuclear. El análisis termo hidráulico viene a ser una parte del análisis global realizado al conjunto del reactor en la ejecución del proyecto, siendo sin embargo uno de los más importantes, pues la potencia máxima de operación está limitada por los parámetros termo hidráulicos más que por otros parámetros. En la primera parte de este trabajo, se describe el proyecto de subida de potencia del reactor y se explican algunos fundamentos teóricos sobre la física nuclear, así como también una descripción del reactor y ele los sistemas auxiliares y de seguridad con que cuenta en sus instalaciones. La parte principal del trabajo se presenta en la evaluación termo hidráulica del núcleo del reactor, para lo cual se plantea el problema desde el punto de vista de la termo hidráulica realizando una modelación para el cálculo matemático. Esta modelación, siempre parte de un análisis diferencial de un volumen de control, para luego realizar un cálculo integral en todo el núcleo. Adicionalmente se plantean las posibles alternativas con las cuales se consigue un incremento en la potencia y se estudia los factores limitantes de la potencia máxima de operación, para luego realizar las evaluaciones respectivas y determinar cuáles son las alternativas más factibles de realizar en las instalaciones para alcanzar el objetivo buscado. En todo momento no se debe exceder las condiciones limitantes que se tienen para operación segura. Finalmente se realiza un análisis de accidente para la nueva potencia y los efectos que estos podrían ocasionar, los accidentes que se analizan son los que ocurrirían en el núcleo y que tienen relación con los parámetros termo hidráulicos, como son pérdidas de refrigerante y pérdidas de caudal. El trabajo se ha desarrollado buscando siempre de sustentar todos los conceptos y principios aplicados en los análisis, evaluaciones y cálculos que se realizaron, para que lo hecho en este trabajo, ofrezca la seguridad y confianza necesaria cuando se tome la decisión de operar el reactor a la potencia máxima determinada.