Modelagem Computacional Multifísica de Reatores Nucleares de Pequeno Porte Através do Acoplamento dos Códigos Serpent e Fluent
DOI:
https://doi.org/10.15392/2319-0612.2024.2425Palavras-chave:
SERPENT, FLUENT, mPower, reatores nucleares, acoplamento multifísico, modelagem computacionalResumo
A pesquisa sobre energia nuclear usando códigos computacionais tem sido amplamente explorada por pesquisadores em engenharia nuclear ao longo dos anos, com ênfase em cálculos neutrônicos e termo-hidráulicos. A necessidade de projetar um modelo de reator que produzisse energia a um custo menor por MWh destacou a importância dos Reatores Modulares de Pequeno Porte (SMR). Desenvolvimento: O presente trabalho tem como objetivo implementar e avaliar o acoplamento de dois códigos computacionais, SERPENT e ANSYS FLUENT, na simulação computacional do reator SMR PWR (Reator de Água Pressurizada) da empresa B&W Generation, chamado mPower. Métodos: A geometria de um pino do reator mPower foi modelada e as análises neutrônicas do modelo foram realizadas usando o código SERPENT, enquanto as análises termo-hidráulicas foram suportadas pelo código FLUENT. Um algoritmo de acoplamento entre as duas ferramentas de simulação foi construído para automatizar o processo de obtenção das condições operacionais para o funcionamento efetivo do reator. Resultados: Este trabalho possibilitou o desenvolvimento de uma ferramenta que realiza o acoplamento entre os fenômenos neutrônicos e termo-hidráulicos do pino do reator mPower, permitindo a modelagem multifísica do reator. Conclusão: A simulação multifísica, considerando a interação entre os fenômenos neutrônicos e térmicos, oferece uma visão aprimorada da operação do reator. Ela é suportada pelo acoplamento entre os fenômenos, onde a distribuição de potência no volume produzida pela simulação neutrônica é aplicada na entrada da simulação termo-hidráulica, e a distribuição temperaturas calculada na simulação termo-hidráulica é aplicada a uma nova iteração da simulação neutrônica. Para obter boas estimativas nas grandezas de interesse (distribuição de potência e temperatura), a linguagem Python foi utilizada na implementação de um processo automatizado de acoplamento.
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