Simulação numérica de um acidente tipo perda lenta de vazão em um reator nuclear de pesquisa

Abstract

Gostaria de agradecer ao incentivo e apoio de meus amados pais e irmã, Edison Scuro, Themis Maria Lymberis Scuro e Alessandra Lymberis Scuro, que sempre estiveram prontos para me ouvir, orientar e apoiar independente de qualquer decisão ou situação. Pelo amor, carinho e dedicação como família. À minha querida namorada Thais Lins, que tanto me deu forças para prosseguir em relação a este trabalho, quanto aos meus objetivos pessoais e profissionais, sempre me motivando a buscar cada vez mais. Aos meus eternos amigos, Pedro Miranda, Gustavo Assen, Roberto Arcos, Arthur Prestes, Danilo Risegato, Matheus Cavalcante e Luis Ramos pelos incontáveis conselhos, apoio e motivação direta e indireta para conclusão deste trabalho. Ao Prof. Delvonei Alves de Andrade, orientador desta dissertação, que me recebeu de braços abertos desde o primeiro dia no IPEN e tanto em ensinou sobre a vida profissional e acadêmica. Ao pesquisador Pedro Ernesto Umbehaun, tanto pelas incontáveis informações da área nuclear, discussões e avaliações sobre os resultados deste e outros trabalhos, quanto pela amizade, companheirismo e conselhos pessoais. Ao Prof. Gabriel Angelo, que desde a graduação e iniciação científica tanto me ensinou. Pelo exemplo de professor e amigo e pela coorientação acadêmica e profissional. Aos profissionais do CEN e CRPq, que auxiliaram nos testes no reator. Em especial ao Walmir Máximo Torres, Alberto de Jesus Fernando e Jose Roberto Berretta. A Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN) e ao Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN), pela concessão de bolsa de estudos, o que permitiu tal estudo ser concluído. v RESUMO NIKOLAS, L.S. Simulação numérica de um acidente tipo perda lenta de vazão em um reator nuclear de pesquisa. 2019 122 p. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear)-Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares-IPEN-CNEN/SP. São Paulo As simulações numéricas de acidentes em reatores nucleares de pesquisa necessitam de constante aprimoramento, originando metodologias validadas, o que permite aproximar os cálculos numéricos a um comportamento físico. O trabalho proposto consiste em elaborar uma metodologia numérica tridimensional para análise de um acidente tipo perda lenta de vazão, comumente nomeado de SLOFA, do inglês, slow loss of flow accident, para o reator nuclear IEA-R1. Utilizando códigos numéricos para escoamentos tridimensionais (ANSYS CFX ®) foi possível observar a dinâmica do escoamento, prever a localização da temperatura máxima do revestimento e o instante da inversão do sentido de escoamento. Sete modelos de turbulência foram analisados individualmente para elaboração da metodologia, porém, inúmeras dificuldades foram observadas no processo de solução para os modelos ZE, EVTE, SSG, − , − , SST e DES. O modelo que atendeu aos requisitos estabelecidos, entre eles, tempo computacional e solução numérica compatível com solução física, foi o modelo de turbulência −. Entre as justificativas para este resultado pode-se citar a ausência da lei logarítmica de parede e simplicidade na solu...