Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/81646
Type: Dissertação
Title: Modelagem termo-hidráulica de um reator modular de pequeno porte utilizando RELAP5
Authors: Bruno Viotti de Melo
First Advisor: Antonella Lombardi Costa
First Referee: Patrícia Amélia de Lima Reis
Second Referee: Cláubia Pereira Bezerra Lima
Third Referee: Higor Fabiano Pereira de Castro
metadata.dc.contributor.referee4: Humberto Vitor Soares
Abstract: Diante do agravamento da crise climática, a dependência mundial de fontes de energia fósseis, não renováveis e poluentes impõe um desafio significativo à mitigação dos efeitos adversos sobre o meio ambiente e o clima, decorrentes do uso indiscriminado dessas fontes. Nesse cenário, a energia nuclear surge como uma alternativa limpa e de baixo impacto ambiental, com o potencial de atender à crescente demanda por energia de maneira eficiente, comparável às fontes mais convencionais. Os reatores modulares de pequeno porte (Small Modular Reactors - SMRs) se destacam como promissores concorrentes no setor nuclear global, oferecendo vantagens como flexibilidade operacional, robustez em termos de segurança e capacidade de suprir demandas energéticas locais. Esses reatores possuem grande potencial para impulsionar o futuro da geração de energia nuclear. O System-integrated Modular Advanced Reactor (SMART) é um reator modular de pequeno porte, moderado e refrigerado a água pressurizada, desenvolvido pelo Instituto de Pesquisa de Energia Atômica da Coréia do Sul (Korea Atomic Energy Research Institute - KAERI), com capacidade para operar com uma potência térmica de até 330 MWt. Este reator já obteve licenciamento e duas unidades serão construídas na Arábia Saudita em um futuro próximo. O presente trabalho tem como objetivo modelar os principais componentes do reator SMART utilizando o código de análise termo-hidráulica RELAP5 MOD 3.3, uma ferramenta amplamente adotada em processos de licenciamento de reatores de potência e pesquisa. Os objetivos desta dissertação são a verificação da modelagem em condições de operação em regime estacionário e a avaliação do comportamento do reator durante transientes operacionais. Os resultados obtidos nas simulações realizadas em estado estacionário foram comparados com dados de referência e mostraram uma boa concordância com os valores esperados, dentro das margens de erro aceitáveis conforme a literatura. As análises de queda de pressão no sistema primário, bem como das temperaturas do combustível, gap, revestimento e refrigerante, indicaram resultados consistentes e conforme os limites estabelecidos na literatura. Adicionalmente, os resultados obtidos nas simulações de transientes também são apresentados e discutidos neste trabalho, fornecendo uma visão abrangente do comportamento do reator sob condições operacionais dinâmicas.
Abstract: In light of the escalating climate crisis, the global dependence on fossil, non-renewable, and polluting energy sources presents a significant challenge to mitigating the adverse environmental and climatic effects resulting from the unchecked use of such sources. In this context, nuclear energy emerges as a clean and environmentally friendly alternative, with the potential to meet the growing energy demand efficiently, on par with more conventional energy sources. Small Modular Reactors (SMRs) stand out as promising contenders in the global nuclear sector, offering advantages such as operational flexibility, robust safety measures, and the ability to meet local energy demands. These reactors hold substantial potential for shaping the future of nuclear energy generation. The SMART (System-integrated Modular Advanced Reactor) is a small modular reactor, moderated and cooled by pressurized water, developed by the Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI), with a thermal power output capacity of up to 330 MWt. This reactor has already been licensed, and two units are set to be constructed in Saudi Arabia in the near future. The objective of the present work is to model the main components of the SMART reactor using the RELAP5 MOD 3.3 thermal-hydraulic analysis code, widely employed in the licensing stages of power and research reactors. Specific goals include verifying the modeling under steady-state operating conditions and evaluating the reactor's behavior during transient situations. The results from steady-state simulations were compared to reference data and showed good agreement with the expected values, within the acceptable error margins found in literature. The analysis of pressure drop in the primary system, as well as the temperatures of the fuel, gap, cladding, and coolant, yielded consistent results within the expected ranges. Additionally, the results obtained from transient simulations are also presented and discussed in this work, providing a comprehensive view of the reactor's behavior under dynamic operating conditions.
Subject: Engenharia nuclear
Energia - Fontes alternativas
Reatores nucleares
Reatores de agua pressurizada
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA NUCLEAR
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Ciências e Técnicas Nucleares
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/81646
Issue Date: 24-Jan-2025
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