Parametrização de seção de choque macroscópica de um reator nuclear PWR para vários regimes de burn-up

Abstract

A análise do núcleo de um reator PWR envolve a modelagem neurônica, e os cálculos exigem dados nucleares gerados a poucos grupos de energia, tais como, as seções de choque de nêutrons, que dependem da composição material e do elemento combustível, bem como os parâmetros termo-hidráulicos. Os métodos utilizados para obter estas seções de choque, nos cálculos do reator, geralmente utilizam códigos de computador nucleares que requerem um grande tempo de processamento e de memória computacional, tornando o processo computacionalmente muito caro. Para proporcionar os dados de seções de choque de forma rápida e segura, sem a dependência de sistemas de cálculos complexos, este trabalho desenvolveu um conjunto de parâmetros de seções de choque com base nos polinômios Tchebyshev, ajustando as seções de choque como uma função dos parâmetros nucleares, que incluem temperatura do combustível, temperatura e densidade do moderador, concentração de boro solúvel, enriquecimento do U-235, e o burn-up. Neste estudo são avaliadas as seções de choque de fissão, espalhamento, total, nu-fissão, captura, transporte e absorção para um elemento combustível de um reator PWR, com e sem veneno queimável, considerando-se vários ciclos de queima e a influência dos produtos de fissão no comportamento das mesmas. As análises foram realizadas com o código SCALE 6.1, mais especificamente, o módulo de Monte Carlo KENO-VI, a sequência de depleção TRITON (T6-DEPL), e o módulo de transporte (T-NEWT). Os resultados da comparação dos dados obtidos no código, e os parâmetros de projeto, como o coeficiente de reatividade de temperatura e o fator de fissão rápido, em relação às expansões polinomiais desenvolvidas, apresentaram excelentes aproximações. As diferenças entre o método de parametrização e o cálculo direto são inferiores a 0,03 %. Uma vantagem importante da metodologia desenvolvida é que uma vez que os dados de seção de choque foram parametrizados eles podem ser armazenados e facilmente usados em dispositivos de informática muito simples para cálculos rápidos. Embora a metodologia tenha sido derivada para um reator PWR, o método pode ser facilmente estendido para outros tipos de reatores.