Solución numérica de la conducción de calor unidimensional en estado transitorio en un elemento de combustible de un reactor tipo BWR mediante diferencias finitas

Abstract

El presente trabajo describe una solución numérica de la distribución de temperaturas en un elemento de combustible de un reactor nuclear tipo BWR, partiendo de la ecuación general de conducción calor en su forma no lineal y asumiendo que las propiedades termofísicas de los materiales que lo integran son funciones que dependen de la temperatura. La solución se basa en el método de diferencias finitas, usando un esquema de discretización en diferencias finitas centradas, tanto para el estado estacionario como para el transitorio. Ambos casos se resuelven con el apoyo del programa Microsoft Excel, usando las herramientas de solución propias de este software para sistemas de ecuaciones lineales y el desarrollo de funciones embebidas en Excel para representar la dependencia de la temperatura en las propiedades termofísicas. Se resuelven dos escenarios de estado transitorio, el primero se refiere a un apagado del reactor (generación interna de calor nula) y el segundo, a un cambio en el coeficiente de transferencia de calor por convección. Para ambos escenarios de simulación, el análisis de resultados se realiza en forma cualitativa, resultando en un comportamiento apropiado, de acuerdo con lo esperado.