Modelagem detalhada de sistemas nucleares avançados do tipo leito de bolas com combustível encapsulado

Abstract

A sustentabilidade da energia nuclear dependerá, entre outros fatores, da capacidade de redução dos inventários dos resíduos nucleares de vida longa. Com esse objetivo, desenvolveu-se a nova geração de reatores nucleares, com seis protótipos que se destacam por sua segurança, resistência à proliferação e a gestão dos resíduos. Dentro dessa nova geração de reatores, encontram-se os reatores de temperatura muito alta (VHTR), pela capacidade de produzir energia e a obtenção de altas temperaturas na saída do refrigerante, para seu uso em aplicações de alta temperatura como a produção de hidrogênio. Os ADS (Accelerator Driven Systems), que podem ser projetados como VHTR, são sistemas projetados para a redução dos elementos transurânicos provenientes dos LWRs (Light Water Reactors). O TADSEA (Transmutation Advanced Device for sustainable Energy Applications) é um ADS do tipo leito de bolas, projetado para atingir uma queima profunda dos elementos transurânicos, a produção colateral de energia e a obtenção de altas temperaturas para produzir hidrogênio. O presente trabalho têm como objetivo realizar melhoras no projeto conceitual do TADSEA, através da simulação geométrica detalhada do combustível, para o qual foi desenvolvida e avaliada uma metodologia para a modelagem computacional detalhada da dupla heterogeneidade do combustível em um leito de bolas, usando o código probabilista MCNPX. Foram incluídos novos elementos no projeto como a blindagem, as barras absorvedoras para garantir a segurança do sistema, e foi avaliado o desempenho na redução dos resíduos e sua radiotoxicidade associada, assim como a produção de energia.