Thermal study of the modular high-temperature gas-cooled reactor

Abstract

O reator modular resfriado a gás de alta temperatura (MHTGR) é uma usina de energia avançada que é um acoplamento entre um reator modular resfriado a hélio e uma turbina a gás. Os tipos de reatores resfriados a gás são de grande interesse devido ao seu potencial para fornecer calor de processo em alta temperatura, além de sua alta eficiência de conversão de energia térmica em elétrica e recursos de segurança inerentes. O MHTGR é resfriado com hélio, moderado por grafite e usa partículas de combustível revestidas com Triso imersas em uma matriz de grafite de formato cilíndrico. O núcleo anular e os blocos de combustível são baseados no projeto do reator FSV (Fort Saint Vrain). Neste trabalho é apresentado um modelo MHTGR desenvolvido no código RELAP5-3D, bem como sua verificação para cálculos em estado estacionário. As simulações principais foram efetuadas para três valores de potência: 350, 450 e 600 MWth. A transferência de calor ao longo dos blocos foi investigada levando em consideração o fluxo de desvio. A distribuição radial de potência dentro do combustível compacto foi assumida como uniforme para a análise. Fatores de potência normalizados radiais e axiais foram especificados para cada segmento axial nas estruturas térmicas que são acopladas aos canais termo-hidráulicos que moldam o núcleo do reator. Nas análises foram verificadas temperaturas do líquido refrigerante e do combustível, queda de pressão e vazão mássica em condições de estado estacionário. Os resultados ficaram muito próximos dos de referência demonstrando que o modelo desenvolvido é capaz de reproduzir o núcleo MHTGR em operação em estado estacionário.