Computational simulation of a test facility in reduced scale for analysis of boron dispersion in a pressurizer of an integral compact and modular reactor
DOI:
https://doi.org/10.15392/bjrs.v8i3A.1535Palavras-chave:
iPWR (integral pressurized water reactor), CFD (Computational Fluid Dynamics), boron dilutionResumo
n an iPWR (integral pressurized water reactor), the pressurizer is located at the top of the reactor vessel; this configuration requires the investigation of the mechanisms adopted for the homogenization of boron. In previous work, three representative experiments were conducted in an experimental installation made of stainless steel with a volumetric scale equal to 1:200, representing one-fourth of the pressurizer of an iPWR. The test facility layout was mounted so that the test section was fed with water or saline solutions with different concentrations, representing scenarios of boration or deboration. To determine the concentration at the inlet and outlet of the test section, samples have been collected every 10 min during the experiments representing some scenarios. The main goal in this work was to investigate how well mixing during boron dilution transients in the pressurizer of a small modular reactor can be modelled accurately by CFD (Computational Fluid Dynamics) codes. Two CFD codes were used, the commercial ANSYS CFX and the open source CFD code OpenFOAM. The use of open source software such as OpenFOAM offers a way to CFD gain acceptance in the licensing. The results of the comparison of simulations with an experiment at the test section were presented and showed a very good agreement. It was verified that deviations are less than 4%, both codes can be used to accurately represent this phenomenon. In order to improve future experiments, the dispersion of the solution inside the test section is studied with the aim to propose positions for sensors. A first simple configuration is proposed, but some further simulations will be done to find an optimum configuration.Downloads
Referências
Carelli, M. D.; Garrone, P. ; Locatelli, G.; Mancini, M. ; Mycoff, C. ; Trucco, P. ; Ricotti, M. E. Economic features of integral, modular, small-to-medium size reactors. Prog. Nucl. Energy, v. 52, no. 4, p. 403–414, 2010.
Carelli, M. D.; Ingersoll, D. T. Handbook of Small Modular Nuclear Reactors. Woodhead Publishing, Cambridge, UK, 2015.
Ferri, R. ; Achilli, A. ; Cattadori, G. ; Bianchi, F. ; Luce, A. ; Monti, S. ; Meloni, P.; Ricotti, M. E. SPES-3: the integral facility for safety experiments on small and medium sized reactors. European National Conference, Manchester, United Kingdom, 2012.
Barroso, A. C. O. ; Baptista, B. D. F. ; Arone, I. D.; Macedo, L. A.; Sampaio, P. A. B.; Moraes, M. IRIS Pressurizer Design Studies. ICAPP ’03, Córdoba, Spain, 2003.
Rohde, U.; Höhne, T.; Kliem, S.; Hemström, B.; Scheuerer, M.; Toppila, T.; Aszodi, A.; Boros, I.; Farkas, I.; Mühlbauer, P.; Vyskocil, L.; Klepac, J.; Remis, J.; T. Dury. Fluid mixing and flow distribution in a primary circuit of a nuclear pressurized water reactor-Validation of CFD codes. Nucl. Eng. Des. 237, no. 15-17 SPEC. ISS., p. 1639–1655, 2007.
Nascimento, S. R. V.; Lira, C. A. B. O.; Lapa, C. M. F.; Lima, F. R. A.; Bezerra, J. L.; Silva, M. A. B.; Otero, M. E. M.; Hernández, C. R. G. Implementing a test facility in reduced scale for analysis of boron dispersion in a pressurizer of an integral compact and modular reactor. Ann. Nucl. Energy. 105, pp. 259–265, 2017.
Smith, B. L. Assessment of CFD Codes Used in Nuclear Reactor Safety Simulations. Nucl. Eng. Technol. 42, no. 4, p. 339–364, 2010.
Da Silva, M. A. B.; Brayner de Oliveira Lira, C. A.; Carlos de Oliveira Barroso, A. Determination of a test section parameters for IRIS nuclear reactor pressurizer. Prog. Nucl. Energy, 53, no. 8, pp. 1181–1184 (Nov. 2011).
Cho, Y. J.; H. Y. Yoon. Numerical analysis of the ROCOM boron dilution benchmark experiment using the CUPID code. Nucl. Eng. Des. 341, no. October 2018, p. 167–175, 2019.
ANSYS Inc., CFX R19 User’s Guide. ANSYS Inc., Canonsburg, 2018.
OpenFOAM Foundation, http://www.openfoam.org, 2018.
Nascimento, S. R. V. Implementação de uma montagem experimental em escala reduzida para análise da dispersão de boro em um pressurizador de um reator modular compacto e integral. UFPE, 2016.
Downloads
Publicado
Edição
Seção
Licença
Direitos autorais (c) 2021 Brazilian Journal of Radiation Sciences
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Declaro que o presente artigo é original, não tendo sido submetido à publicação em qualquer outro periódico nacional ou internacional, quer seja em parte ou em sua totalidade. Declaro, ainda, que uma vez publicado na revista Brazilian Journal of Radiation Sciences, editada pela Sociedade Brasileira de Proteção Radiológica, o mesmo jamais será submetido por mim ou por qualquer um dos demais co-autores a qualquer outro periódico. Através deste instrumento, em meu nome e em nome dos demais co-autores, porventura existentes, cedo os direitos autorais do referido artigo à Sociedade Brasileira de Proteção Radiológica, que está autorizada a publicá-lo em meio impresso, digital, ou outro existente, sem retribuição financeira para os autores.
Licença
Os artigos do BJRS são licenciados sob uma Creative Commons Atribuição 4.0 Licença Internacional, que permite o uso, compartilhamento, adaptação, distribuição e reprodução em qualquer meio ou formato, desde que você dê o devido crédito ao (s) autor (es) original (is) e à fonte, forneça um link para a licença Creative Commons, e indique se mudanças foram feitas. As imagens ou outro material de terceiros neste artigo estão incluídos na licença Creative Commons do artigo, a menos que indicado de outra forma em uma linha de crédito para o material. Se o material não estiver incluído no licença Creative Commons do artigo e seu uso pretendido não é permitido por regulamentação legal ou excede o uso permitido, você precisará obter permissão diretamente do detentor dos direitos autorais. Para visualizar uma cópia desta licença, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
