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http://hdl.handle.net/1843/BUOS-AWZM9X| Tipo: | Dissertação de Mestrado |
| Título: | Aplicação de métodos autorregressivos e coeficientes de Lyapunov para estudos de instabilidades em reatores nucleares |
| Autor(es): | Wilmer Aruquipa Coloma |
| primer Tutor: | Antonella Lombardi Costa |
| primer Co-tutor: | Claubia Pereira Bezerra Lima |
| primer miembro del tribunal : | Clarysson Alberto Mello da Silva |
| Segundo miembro del tribunal: | Fernando Pereira de Faria |
| Tercer miembro del tribunal: | Marcelo Antonio Veloso |
| Resumen: | Os reatores nucleares são suscetíveis a instabilidade, provocando oscilações na potência do reator em regiões de trabalho específicas caracterizadas por determinados valores de potência e vazão de refrigerante. Durante o startup do reator, existe uma probabilidade maior de que estas regiões de instabilidade estejam presentes; outra razão pode ser devido a processos transitórios em alguns parâmetros do reator. A análise da evolução temporal da potência revela um processo estável ou instável após a perturbação em um reator de água leve do tipo BWR (Boiling Water Reactor) Reator de Água Fervente. Neste trabalho, o problema da instabilidade foi abordado de duas formas. A primeira forma é baseada no modelo ARMA (Autoregressive Moving Average models). Este modelo foi utilizado para calcular a razão de decaimento, chamada de Decay Ratio (DR), e frequência natural (NF) das oscilações, parâmetros que indicam se o um sinal de potência é estável ou não. Neste sentido, foi desenvolvido o código DRARMA. Na segunda forma, analisam-se os problemas de instabilidade utilizando os conceitos clássicos de sistemas não lineares, como os expoentes de Lyapunov, espaço de fase e atratores. Os expoentes de Lyapunov quantificam a divergência exponencial das trajetórias inicialmente próximas do espaço de fases e estimam a quantidade de caos em um sistema; o espaço de fase e os atratores descrevem o comportamento dinâmico do sistema. O principal objetivo do estudo dos fenômenos de instabilidade em reatores nucleares é tentar identificar pontos ou regiões de operação que possam levar a condições de oscilações de potência. As duas abordagens foram aplicadas a dois conjuntos de sinais. O primeiro conjunto é proveniente de sinais de eventos de instabilidade dos reatores comerciais Forsmark 1 e 2, foram utilizados para validar o código DRARMA. O segundo conjunto foi obtido a partir da simulação de eventos transitórios do reator Peach Bottom; para a simulação, foram utilizados os códigos PARCS e RELAP5, para o cálculo acoplado neutrônico/termo-hidráulico. Para todas as análises feitas neste trabalho, foi usado o software Matlab, devido à sua facilidade de programação e ferramentas disponíveis. A metodologia desenvolvida e utilizada apresentou resultados satisfatórios no estudo de instabilidades em BWRs, conforme demonstrado neste trabalho |
| Abstract: | Nuclear reactors are susceptible to instability, causing oscillations in reactor power in specific working regions characterized by determined values of power and coolant mass flow. During reactor startup, there is a greater probability that these regions of instability will be present; another reason may be due to transient processes in some reactor parameters. The analysis of the temporal evolution of the power reveals a stable or unstable process after the disturbance in a light water reactor of type BWR (Boiling Water Reactor). In this work, the instability problem was approached in two ways. The first form is based on the ARMA (Autoregressive Moving Average models) model. This model was used to calculate the Decay Ratio (DR) and natural frequency (NF) of the oscillations, parameters that indicate if the one power signal is stable or not. In this sense, the DRARMA code was developed. In the second form, the problems of instability were analyzed using the classical concepts of non-linear systems, such as Lyapunov exponents, phase space and attractors. The Lyapunov exponents quantify the exponential divergence of the trajectories initially close to the phase space and estimate the amount of chaos in a system; the phase space and the attractors describe the dynamic behavior of the system. The main aim of the instability phenomena studies in nuclear reactors is to try to identify points or regions of operation that can lead to power oscillations conditions. The two approaches were applied to two sets of signals. The first set comes from signals of instability events of the commercial Forsmark reactors 1 and 2 and were used to validate the DRARMA code. The second set was obtained from the simulation of transient events of the Peach Bottom reactor; for the simulation, the PARCS and RELAP5 codes were used for the neutronic/thermal hydraulic coupling calculation. For all analyzes made in this work, the Matlab software was used due to its ease of programming and available tools. The methodology developed and used presented satisfactory results in the study of instabilities in BWRs, as demonstrated in this work |
| Asunto: | Reatores a agua fervente Engenharia nuclear MATLAB (Programa de computador) Reatores nucleares Liapunov, Funções de |
| Idioma: | Português |
| Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Sigla da Institución: | UFMG |
| Tipo de acceso: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUOS-AWZM9X |
| Fecha del documento: | 15-feb-2017 |
| Aparece en las colecciones: | Dissertações de Mestrado |
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