Implementação de uma montagem experimental em escala reduzida para análise da dispersão de boro em um pressurizador de um reator modular compacto e integral

Abstract

Os Small Modular Reactors, SMRs, são reatores modulares compactos variantes dos reatores de geração III+ que apresentam características atrativas, como a simplicidade, maior segurança e são economicamente competitivos. Atualmente, há muitos projetos de SMRs com características estruturais distintas, como potência, tipo de combustível e frequência de abastecimento. O SMR em estudo é um reator do tipo PWR (reator de água pressurizada) que possui o sistema integrado (iPWR). Esse sistema é caracterizado pela inclusão de todo o sistema primário dentro do vaso de pressão, incluindo o gerador de vapor e o pressurizador. Em um iPWR, o pressurizador está localizado no topo do vaso do reator; esta configuração envolve mudanças técnicas como, por exemplo, alteração no mecanismo de circulação adotado para a homogeneização das concentrações de Boro. Assim, o presente trabalho representa uma contribuição para a concepção de uma instalação experimental planejada para fornecer dados relevantes para estudar os fenômenos de homogeneização de Boro no pressurizador de um reator modular compacto. Para isso, foi montada uma instalação experimental com uma seção de teste em aço inoxidável com escala de 1:200, referente a ¼ do pressurizador de um iPWR. Trabalhos anteriores determinaram os principais parâmetros para a construção de um modelo em escala reduzida para análise de dispersão de Boro no pressurizador de um reator com a configuração integral. Esses parâmetros, como medidas dos orifícios e vazão de circulação, foram a base para a execução do projeto referente a montagem experimental. Além da seção de teste, a instalação experimental dispõe de duas bombas rotativas, 5 medidores de vazão e 3 tanques em aço inoxidável, com capacidades de, aproximadamente, 70, 143 e 216 litros. A montagem foi realizada de modo que a seção de teste fosse alimentada com água ou com uma solução com concentração diferente, representando cenários de boração ou deboração. Para determinar a concentração na entrada e na saída da seção de teste, foram realizadas coletas de amostras, a cada 10 minutos, durante os experimentos que representavam alguns cenários (boração/deboração). Utilizando um condutivímetro de bancada, a condutividade elétrica dessas amostras foi determinada e convertida em concentração do elemento traço utilizado. Após a montagem, com as devidas instalações, testes de operação e execução dos experimentos, foi possível comprovar a viabilidade de empregar a montagem experimental, de maneira confiável, para obter valores que possam analisar o fenômeno de homogeneização de Boro em um pressurizador de um reator modular compacto.