Cálculo de los parámetros técnicos y económicos de un loop de sodio líquido de escala de laboratorio

Abstract

En este trabajo se calcularán los parámetros técnicos y económicos de un circuito termohidráulico cerrado de sodio líquido de dimensiones de laboratorio, para su empleo tanto en convección natural como en convección forzada. El loop estará compuesto por un recipiente de almacenamiento frío, una resistencia de calentamiento, un recipiente de expansión, un intercambiador de calor para enfriamiento, una sección de prueba, un dispositivo de purificación de sodio (trampa fría), una bomba centrífuga y una bomba electromagnética. Se efectuará un estudio paramétrico en condición estacionaria, que relacione las dimensiones del loop (altura y diámetro de tubo), los flujos de calor entrantes y salientes, la altura proporcionada por la bomba y el caudal de circulación en el loop. Para obtener los flujos de calor que permitan que se establezca convección natural en el loop, deberán diseñarse las fuentes e intercambiadores de calor correspondientes (dimensiones y material refrigerante). Para el caso de convección forzada, deberán obtenerse los parámetros característicos de dos bombas alternativas, centrífuga y electromagnética. El interés de este trabajo está enmarcado en el estudio general de las tecnologías relevantes al funcionamiento de los reactores nucleares rápidos refrigerados por sodio líquido. En particular, estos reactores poseen un Sistema de Extracción de Calor Residual (Residual Heat Removal System) que consiste en un loop de sodio en convección natural, con un intercambiador de calor sodio-aire La 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. El estudio paramétrico del circuito termohidráulico cerrado de sodio líquido de escala de laboratorio se realiza mediante el estudio teórico pertinente en cada caso y para cada componente, ya sea en convección natural, o en convección forzada. De esta manera se evalúa con mayor claridad la influencia de cada variable en el desempeño requerido en dicho loop, pudiendo concluir con valores más acertados para la elección adecuada de sus dimensiones y sus componentes, y obtener así un funcionamiento más eficiente.