Estimación de los parámetros característicos de un circuito termohidráulico de sodio líquido de escala de laboratorio utilizando una bomba electromagnética

Abstract

En este trabajo se estimarán los parámetros característicos de un circuito termohidráulico cerrado de sodio líquido de dimensiones de laboratorio (loop de sodio), compuesto por una bomba electromagnética y dos intercambiadores de calor. Las bombas electromagnéticas basan su principio de funcionamiento en la capacidad intrínseca que tiene un material conductor de sufrir una fuerza cuando es sometido a la acción conjunta de una corriente eléctrica y un campo magnético, o bien a la acción de un campo electromagnético variable en el tiempo. El interés de este trabajo está enmarcado en el estudio general de las tecnologías relevantes al funcionamiento de los reactores nucleares rápidos refrigerados por metal líquido. En particular, los reactores rápidos refrigerados por sodio utilizan bombas electromagnéticas en los circuitos secundarios de extracción de calor. La Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) ha seleccionado el concepto de reactor rápido refrigerado por sodio para un programa de futuros estudios y desarrollos. Para el primer paso de este programa se prevé, en el corto a mediano plazo, la adquisición o construcción de un circuito termo-hidráulico de ensayos de sodio líquido de escala de laboratorio, a fin de estudiar las propiedades fisicoquímicas del sodio, adiestrarse en el uso del instrumental necesario para su funcionamiento y aprender los principios del manejo de sodio como refrigerante. Este circuito de ensayos termohidráulicos de sodio contará con una bomba electromagnética. En este trabajo se calcularon, en forma teórica, los parámetros característicos de un circuito termohidráulico cerrado de sodio líquido de escala de laboratorio, compuesto por una bomba electromagnética y dos intercambiadores de calor, mediante la aplicación de un modelo analítico que describe la magnetohidrodinámica de las bombas electromagnéticas, es decir, que se estimó la intensidad de campo magnético e intensidad de corriente eléctrica necesarios para que la bomba electromagnética imprima al sodio líquido la velocidad necesaria para extraer una cierta potencia térmica entregada al circuito por uno de los intercambiadores de calor. El estudio paramétrico objeto de este trabajo permitió concluir la factibilidad de poder usar este tipo de bomba en el loop de sodio ya que sus componentes son fácilmente accesibles en el mercado local y además se estableció una metodología de cálculo de los parámetros de la bomba electromagnética para distintos condiciones de uso del loop de sodio.