Heat transfer in a simulated spent fuel pool for different types of spent fuels

Abstract

Historicamente, o Pool de Combustível Irradiado (SFP) de Angra II, do Brasil, tem recebido montagens de combustível padrão gasto (SF) de dióxido de urânio (UO2) descarregado de Reatores de Água Pressurizada (PWR) das Usinas Nucleares (NPP) de Angra. Entretanto, no caso de utilização de combustíveis à base de óxido misto (MOX) ou tório na proporção de 1/3 ou 1/4 do total de conjuntos de combustível em suas PWRs como vem ocorrendo em todo o mundo, seriam necessários mais estudos térmicos de armazenamento úmido do novo SF misto gerado. Inclui a determinação do tempo de ebulição da água (Tb) do SFP em caso de quebra de seu sistema de resfriamento externo (ECS). Este trabalho apresenta estudos de Tb de um SFP simulado de armazenamento de SFmisto descarregado de PWRs. Os tipos de SF mistos estudados incluem MOX mais UO2, óxido de tório/urânio (U-Th)O2 mais UO2, e óxido de tório/transurânico (TRU-Th)O2 mais UO2. Todo o SF misto foi considerado como contendo 1/3 ou 1/4 de combustíveis à base de tório ou combustível reprocessado. As simulações foram implementadas nos códigos CFX Ansys e OpenFOAM©. Tb de simulações com Ansys variou de 4,05 h a 5,97 h, e de 3,45 h a 5,77 h de simulações com OpenFOAM©. Os resultados mostram que, independente do padrão de carga mista do SFP, a água alcançaria a temperatura de saturação mais rapidamente quando (TRU-Th) O2 estivesse presente. Em contraste, quando MOX estava presente, a Tb era maior.