Abstract:
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El presente proyecto final de carrera se enmarca en el convenio de colaboración entre el
Consejo de Seguridad Nuclear (CSN) y la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) para
la realización de proyectos en el ámbito de la seguridad nuclear y la protección radiológica.
El proyecto estudia el primer ciclo de quemado del combustible del European Pressurized
Reactor (EPR) mediante el código de simulación SCALE.
El EPR es un reactor de agua a presión de tercera generación, concebido y desarrollado por
AREVA NP. Con una configuración de cuatro lazos ha sido diseñado para generar una
potencia térmica de 4590 MWt y operar a una potencia eléctrica neta de aproximadamente
1600 MWe. Actualmente hay cuatro reactores del tipo EPR en construcción, uno en
Finlandia (Okiluoto), otro en Francia (Flamanville), y dos más en China (Taishan). El reactor
EPR se encuentra también en proceso de licenciamiento por parte de las autoridades
reguladoras americanas y británicas.
El primer ciclo de quemado es quizás el más complejo de los ciclos des del punto de vista
de la composición del combustible, la presencia de varios grados de enriquecimiento del
combustible y la notable utilización de venenos consumibles como el gadolinio hacen de
especial interés el estudio del quemado de su combustible.
La simulación mediante el código SCALE requiere la modelización del núcleo exigiendo una
labor importante de identificación de los materiales, las composiciones y las geometrías. En
el desarrollo del proyecto se evalúa también la capacidad y limitaciones que presenta el
código de simulación SCALE para la modelización del reactor y el posterior estudio del
quemado del combustible en un reactor.
Para los estudios de criticidad y del quemado del combustible se han utilizado las
secuencias de cálculo CSAS y TRITON, respectivamente. En estas se recurre al módulo
KENO-V.a para los cálculos de criticidad mediante el método de Monte Carlo y al módulo
ORIGEN-S para la simulación del quemado del combustible. Mediante estas secuencias se
ha caracterizado el quemado del combustible, obteniendo la curva crítica de boro y estimado
el grado de quemado y la duración máxima del primer ciclo.
El análisis de los resultados permite afirmar que el código SCALE en su versión 5.1 permite
simular y estudiar satisfactoriamente el ciclo de quemado del combustible. A pesar de
algunas limitaciones que presenta el código para la modelización precisa del reactor, no
suponen un obstáculo para realizar un estudio fiable del primer ciclo de quemado del
combustible. La duración del ciclo, grado de quemado y la curva crítica de boro obtenidos
mediante el modelo se ajustan a los parámetros de diseño del primer núcleo del reactor. |