Análise do controle de hidrogênio em um Reator Modular Pequeno durante um acidente severo de TLOFW

Autores

DOI:

https://doi.org/10.15392/2319-0612.2024.2359

Palavras-chave:

Controle de hidrogênio, TLOFW, PAR, Reator Modular Pequeno, MELCOR

Resumo

Durante o acidente nuclear de Fukushima Daiichi em 2011, ocorreram explosões de hidrogênio em todas as unidades, da Unidade 1 à Unidade 3. Como consequência, uma das lições aprendidas desse acidente foi a necessidade de implementar estratégias de controle e mitigação de hidrogênio na maioria das Usinas Nucleares (NPPs). Este artigo concentra-se na incorporação de Recombinadores Autocatalíticos Passivos (PARs) durante a fase de design de um projeto de Reator Modular Pequeno de Água Pressurizada (SMR-PWR). As análises numéricas são realizadas usando o código MELCOR v. 2.2. Dois cenários são comparados: o acidente severo de Perda Total de Água de Alimentação (TLOFW) com e sem PARs. O diagrama de Saphiro é utilizado para investigar se a composição da mistura (hidrogênio, ar, vapor) é inflamável para ambos os cenários. Observou-se que a inclusão de PARs leva a uma redução no risco de hidrogênio (detonativo ou deflagrativo), pois os valores finais de concentração de hidrogênio ficam abaixo do limite de inflamabilidade. Este estudo é preliminar, e mais pesquisas são necessárias. 

Downloads

Os dados de download ainda não estão disponíveis.

Referências

IAEA-TECDOC-1661. Mitigation of Hydrogen Hazards in Severe Accidents in Nuclear Power Plants, International Atomic Energy Agency, Vienna, 2011.

USNRC. NRC Regulation Title 10, Code of Federal Regulations, 2012.

HUMPHRIES, L.L., BEENY, B.A., GELBARD, F., LOUIE, D.L., AND PHILLIPS, J. MELCOR Computer Code Manuals. Primer and Users’ Guide Version 2.2.9541, v. 2, Sandia National Laboratories, USA, 2017a.

HUMPHRIES, L.L., BEENY, B.A., GELBARD, F., LOUIE, D.L., AND PHILLIPS, J. MELCOR Computer Code Manuals. Primer and Users’ Guide Version 2.2.9541, v. 1, Sandia National Laboratories, USA, 2017a.

SHAPIRO, Z. M. AND MOFFETTE, T. R. Hydrogen Flammability Data and Application to PWR Loss-of-Coolant Accident, WAPD-SC-545, Bettis Plant, September 1957.

WORLD NUCLEAR ASSOCIATION. Small Nuclear Power Reactor. Available at: http:// www.world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/nuclear-power-reactors/small-nuclear-power-reactors.aspx. Accessed on: 17 Jan. 2024.

IAEA-TECDOC-1785. Design Safety Considerations for Water Cooled Small Modular Reactors Incorporating Lessons Learned from the Fukushima Daiichi Accident, Vienna. 2016.

DI GIULI M. Severe Accident Simulation in Small Modular Reactor, Thesis for PhD, University of Bologna, Italy, 2015. DOI: 10.6092/unibo/amsdottorato/7079.

KOZMENKOV Y., ROHDE U., BARANAEV Y. AND GLEBOV A. Simulations of RUTA-70 reactor with CERMET fuel using DYN3D/ATHLET and DYN3D/RELAP5 coupled codes, Kerntechnik, June 11, 2013.

IAEA. Advances in Small Modular Reactor Technology Developments. A Supplement to the IAEA Advanced Reactors Information System (ARIS), September 2018.

NEA. THAI Project Hydrogen and Fission Product Issues Relevant for Containment Safety Assessment under Severe Accident Conditions, Final Report NEA/CSNI/R, 3, 2010.

ARNOULD F., BACHELLERIE E., AUGLAIRE M. ET. AL., State of the art on hydrogen auto-catalytic recombiner, European Union Parsoar project. 01 Jul. 2001.

EPRI. Qualification of Passive Autocatalytic Recombiners for combustible gas control in ALWR containments. 1993.

Wang F., Zhao M., Zou Z., Deng J., Zhang H., Zhang M., Qin H. Code validation and application of hydrogen mitigation by passive autocatalytic recombiner in small modular reactor. Nuclear Engineering and Design, v. 396, p. 111882, 2022.

YU H., SHAO N., XIA G., PENG M. Development of two-dimensional hydrogen distribution model in small-scale spaces under severe accidents. Nuclear Engineering and Design, v. 396, p. 111894, 2022.

ZOU Z, WANG F., DENG J., ZHANG H., ZHANGA M., PEN H WANG X., QIN H. Hydrogen hazard mitigation in small modular reactor during SBO severe accident using GASFLOW-MPI. Progress in Nuclear Energy, v. 147, p. 104193, 2022.

ARAÚJO N. N., MARCOS C. MATURANA AND MARITZA R. GUAL MELCOR. Steady state calculation of the generic PWR of 40MWth, Brazilian Journal Radiation Sciences, v. 8, 3A, p. 01-19, 2020a.

ARAÚJO N. N., MARITZA R. GUAL, MARCOS C. MATURANA AND MARCELO R. MARTINS. Unmitigated Severe Accident Analysis for a PWR using MELCOR, Progress in Nuclear Energy, v. 128, p. 103461, 2020b.

GENTA MARAGNI M., BELCHIOR JUNIOR A. AND ONODA PESSANHA J. A. Modelagem e estado estacionário do reator da INAP com o RELAP5/MOD2, In: INTERNATIONAL NUCLEAR ATLANTIC CONFERENCE, São Paulo, Brazil, 1997.

PETRUZZI A. AND DAURIA F. Thermal-hydraulic system codes in nuclear reactor safety and qualification procedures, Science and Technology of Nuclear Installations, 2008.

MATURANA M. C., BRUNO L. L., AND MARTINS M. R. (2018) Application of Fire PSA in Defining System Reliability Criteria: Detection and Suppression Systems in I&C Electrical Panel Room, In: Proceedings of Probabilistic Safety Assessment and Management – PSAM 14, Los Angeles, CA, September 2018.

GUAL MARITZA R., MATURANA M. C., ARAÚJO N. N. AND MARTINS M. R. (2020). Modeling LOFW in a PWR using MELCOR, Brazilian Journal Radiation Sciences, v. 8, 3A, p. 01-17.

HOSIER J. AND SLITER G. PARs for combustible gas control in Advanced Light Water Reactors. Proceedings of the OECD/NEA/CSNI. Workshop on the Implementation of Hydrogen Mitigation Techniques, Winnipeg, Manitoba, May 13-15, 1996.

TIETSCH W, BAUER M., RAPP W., SEIDLER M., SCHOLTKA H-S. Integrated Hydrogen Control Solutions for Severe Accidents using Passive Autocatalytic Recombiners. 21st International Conference Nuclear Energy for New Europe. Ljubiana, September 5-7, 2012.

Publicado

10-04-2024

Edição

Seção

Artigos

Como Citar

Análise do controle de hidrogênio em um Reator Modular Pequeno durante um acidente severo de TLOFW. Brazilian Journal of Radiation Sciences, Rio de Janeiro, Brazil, v. 12, n. 2, p. e2359, 2024. DOI: 10.15392/2319-0612.2024.2359. Disponível em: https://bjrs.org.br/revista/index.php/REVISTA/article/view/2359. Acesso em: 17 jul. 2025.