Avaliação do modelo de Fuchs-Nordheim incluindo a variação da capacidade calorífica para um reator TRIGA®

Resumo

Os TRIGA^® (Training, Research, Isotope General Atomics) são reatores que, atualmente, são utilizados para treinamento de pessoal, produção de radioisótopos e para pesquisa em diversas áreas da ciência; nos dias atuais, mais de 20 países possuem TRIGAs^®, incluindo o Brasil. Tais reatores possuem dois modos de operação: estado estacionário (no qual ele opera em um fluxo constante de nêutrons e os seus parâmetros também permanecem constantes) e o modo pulsado, em que, durante a remoção de uma única barra de controle (denominada transiente) há um aumento na reatividade e, com isso, induz-se um estado de super pronto-criticalidade, o que ocasiona em um aumento exponencial na potência e temperatura. Porém, devido ao coeficiente negativo de temperatura do combustível utilizado para alimentar o reator, a potência alcança um pico e rapidamente diminui até o encerramento das reações de fissão, em um processo que é inerentemente seguro. Os pulsos que são gerados durante a sua operação podem ter seus parâmetros descritos por modelos matemáticos, tais como o modelo de Fuchs-Nordheim, que equaciona o comportamento da reatividade, potência e temperatura durante o tempo de vida do pulso. Contudo, o modelo atual possui algumas limitações básicas, principalmente por considerar que parâmetros como a capacidade calorífica permanecem constantes durante todo o processo e, em casos práticos de operação de reatores nucleares, a capacidade calorífica é uma função da temperatura. Portanto, este artigo busca avaliar o impacto que a introdução da capacidade calorífica como função linear da temperatura exerce nos resultados finais, comparando os dados com e sem essa modificação.