Diseño termohidráulico del reactor nuclear RP-10 con elementos combustibles de siliciuro de uranio

Abstract

El reactor nuclear de investigación RP-10 fue diseñado y construido en los años 80, siendo la potencia térmica de operación igual a 10 MW, los cuales se generan debido a una reacción nuclear controlada manteniendo estándares de seguridad y calidad. El combustible nuclear original del Reactor RP-10 se está acabando, razón por la cual se está adquiriendo una nueva carga de combustible. El combustible original fue a base de óxido de uranio U3O8, el nuevo combustible que se está adquiriendo es a base de siliciuro de uranio U3Si2. El cambio responde a las características de los combustibles, teniendo el siliciuro de uranio tiene mejores bondades con respecto al óxido de uranio. El trabajo que se presenta en esta tesis, es el diseño termohidráulico realizado al reactor RP-10 para los nuevos combustibles nucleares, en el cual se realiza una evaluación de todos los parámetros termohidráulicos para determinar las condiciones de operación del reactor manteniendo siempre la seguridad nuclear, pero también analizando la disponibilidad y operatividad del reactor en estas condiciones. Las condiciones de operación son establecidas para mantener en todo instante las condiciones de seguridad nuclear establecidas en las normas del Organismo Internacional de Energía Atómica, del Instituto Peruano de Energía Nuclear y de otras normas de seguridad nuclear y seguridad radiológica. Es decir, las condiciones de operación del reactor con los nuevos elementos combustibles deben cumplir con los requerimientos de seguridad nuclear y seguridad radiológica, manteniendo o mejorando las condiciones de seguridad del diseño con los combustibles originales.

The RP-10 nuclear research reactor was designed and built in the 80s, the thermal power of operation is 10 MW, which are generated due to a controlled nuclear reaction maintaining safety and quality standards. The original nuclear fuel of Reactor RP-10 is being finished, for that reason a new fuel load has being acquired. The original fuel was based on uranium oxide U3O8, the new fuel that has being acquired is based on U3Si2 uranium silicide. The change responds to the characteristics of the fuels, the uranium silicide has better benefits with respect to uranium oxide. The work presented in this thesis is the thermohydraulic design made to the RP-10 reactor for the new nuclear fuels, in which an evaluation of all the thermohydraulic parameters is carried out to determine the operating conditions of the reactor, always maintaining nuclear safety, but also analyzing the availability and operability of the reactor under these conditions. The operating conditions are established to maintain at all the times the conditions of nuclear safety established in the regulations of the International Atomic Energy Agency, the Peruvian Institute of Nuclear Energy and other standards of nuclear safety and radiation safety. That is, the operating conditions of the reactor with the new fuel elements meet the requirements of nuclear safety and radiological safety, maintaining or improving the design safety conditions with the original fuels.