Resumen de Metodologías de análisis para la caracterización térmica del combustible nuclear irradiado en contenedores de almacenamiento en seco
En el mundo el almacenamiento en seco del combustible nuclear irradiado ha incrementado significativamente, siendo la opción predominante el ciclo del combustible actual. Como cualquier otra opción, debe garantizar la integridad de las barras de combustible en cualquier circunstancia. Para ello es necesario refrigerar los elementos de combustible. Debido a que los principales mecanismos de degradación de la vaina están fuertemente influenciados por la temperatura, una de las condiciones límite empleada en la mayoría de los normalmente por las regulaciones existentes se basa en la temperatura máxima de la vaina (PCT).
Esta tesis propone una metodología de cálculo de la PCT simplificada, que elimina la complejidad de los códigos de fluidodinámica computacional y los largos tiempos de computación. Basado en los fundamentos de transmisión de calor aplicados sobre sistemas conceptuales de diferentes tipos de contenedores de almacenamiento en seco (hormigón y metálico), se ha establecido un esquema análogo de condensadores y resistencias térmicas. El análisis de este esquema genera en un sistema de ecuaciones diferenciales ordinarias (ODE) de valores iniciales. La resolución del sistema de ODE da como resultado estimaciones rápidas y precisas de la PCT. La metodología desarrollada se describe mediante su aplicación a un contenedor de hormigón y a uno metálico, ambos en estado estacionario y transitorio. La comparación con los resultados de los cálculos 3D CFD realizados, muestra que las desviaciones observadas en las estimaciones de la PCT son inferiores al 2% y 5% en estado estacionario y transitorio, respectivamente. Además, el ahorro en tiempo de cálculo es significativo, se ha estimado que es aproximadamente 10E5 veces más rápido.
Adicionalmente, está previsto que se amplíe a otras variables como el perfil axial de temperaturas en el combustible, que es de suma importancia para estimar la transición de dúctil a frágil de los materiales de la vaina. Además, la rapidez y precisión de las estimaciones permitirían acoplar esta metodología a códigos termo mecánicos sin sobrecargar los cálculos.
