Determinación de las temperaturas de un canal de la CNE sin combustible ni refrigerante y aislado del sistema primario de transporte de calor

Abstract

La Central Nuclear Embalse (CNE) es un reactor tipo CANDU. El núcleo de este reactor está contenido en un tanque lleno de agua pesada (moderador) denominado calandria, el cual es atravesado por 380 canales combustibles. Cada canal combustible esta conformado por dos tubos concéntricos. Eltubo interior es el tubo de presión y el exterior el de calandria. En la Figura 1 se puede observar un esquema del canal y en la Figura 2 la ubicación del mismo dentro del reactor. El tubo de presión aloja a 12 elementos combustibles. Cada uno de ellos está constituido por 37 barras combustibles, una central y las otras ubicadas a su alrededor en 3 coronas, de 6, 12 y 18 barras respectivamente. Por el interior del tubo de presión circula el refrigerante que, al igual que el moderador, es agua pesada. Su temperatura de entrada es de 265 °C y la de salida es de 310 °C y 100 bar. Cada extremo del tubo está rolado a un end-fitting, que proporciona la interfaz entre el tubo de presión y la máquina de recambio de combustible. Además cada end-fitting tiene una unión en la que se conecta un feeder del sistema primario de transporte de calor, que permite que el agua refrigerante ingrese o egrese del canal. El tubo de calandria rodea al tubo de presión. Se encuentra a una temperatura de operación de 70 °C (temperatura del moderador) y presión atmosférica. Los tubos de calandria están unidos a las placas tubo de la calandria en cada uno de sus extremos. Entre cada par de placas tubo se encuentra el blindaje y el sistema de refrigeración del mismo. Este sistema es de agua liviana, la cual entra a 60 °C y sale a 64 °C. Entre el tubo de presión y el tubo de calandria existe un espacio anular por el que circula dióxido de carbono. El espacio de gas anular continúa en el cuerpo del end-fitting hasta su salida al circuito de gas anular. Este sistema de gas anular es usado como barrera térmica entre los tubos y para detectar pérdidas desde el tubo de presión. Para que sea posible la circulación del gas y evitar el contacto entre los dos tubos existen anillos espaciadores (garter springs). Estos anillos, además de evitar dicho contacto, que puede llevar a una aceleración en la formación de hidruros que conduzca a una fractura del tubo de presión, facilitan el desplazamiento axial del tubo de presión debido a la dilatación térmica. El sistema de gas anular de CNE controla en forma continua la humedad del CO2. El objetivo es detectar pequeñas trazas de humedad de agua pesada en el CO2, que pueden dar una indicación temprana de fallas incipientes del tubo de presión de un canal combustible. En el gas anular del canal V08 (periférico y de baja potencia) se han detectado trazas muy pequeñas de agua liviana del sistema de refrigeración de los blindajes de la calandria. La cantidad de humedad detectada es muy pequeña y no afecta la operación del reactor. Por otro lado, el hecho que sea de agua liviana descarta fallas en el tubo de presión propiamente dicho. De todas maneras, si la pérdida aumentarapodría enmascarar la detección de trazas de agua pesada por parte del sistema de gas anular. Aunque esa situación se considera de baja probabilidad, la CNE solicitó que se analice la factibilidad de operar con el canal V08 sin combustible, aislado del Sistema Primario de Transporte de Calor y aislado también del sistema de gas anular. En este trabajo final se analizan las formas de transmisión de la potencia que se genera en el tubo de presión hacia los extremos del mismo y hacia el moderador. La potencia generada en el tubo es por activación, y por absorción y moderación de radiación gamma y neutrones provenientes de fisiones en otros canales cercanos. Se determinan también los perfiles de temperatura con dos códigos diferentes, HEATING y CATHENA.