Responsable: JAVIER ORTIZ VILLAFUERTE
Desarrollar una metodología y las herramientas necesarias, para diseñar nuevos tipos de ensambles de combustible para reactores tipo BWR con técnicas de optimización y para evaluar el desempeño termomecánico de los elementos combustibles, durante estado estacionario y transitorios.
El presente proyecto Diseño, Optimización y Evaluación Termomecánica para Reactores Nucleares de Agua en Ebullición, con clave CA-610, registrado originalmente con el título Análisis Termomecánico de Diseños Avanzados, ha generado herramientas que permiten avanzar en la independencia tecnológica de nuestro país, en el área de administración de combustible nuclear y evaluación de la seguridad del mismo combustible, alcanzando el objetivo fundamental planteado al inicio del proyecto. Los programas de cómputo desarrollados, permiten hacer una evaluación de las recargas de combustible presentadas a la Comisión Federal de Electricidad (CFE) por diversos proveedores, o de los análisis que presenten otras Instituciones nacionales o extranjeras. Los resultados del proyecto, permiten que se pueda solicitar a proveedores de combustible o prestadores de servicios de análisis de recargas, que se muestre se ha empleado algún criterio de optimización en los diseños de recargas y que los aspectos termomecánicos relacionados a los diseños de las barras y ensambles han sido considerados con cierto detalle, y no únicamente se restrinjan a satisfacer requisitos mínimos de seguridad y energía solicitados. Con las herramientas desarrolladas durante el proyecto, se puede apoyar a CFE además, en el estudio de ciclos futuros para la Central Nucleoeléctrica Laguna Verde (CNLV). Finalmente, el objetivo a mediano plazo es tener la capacidad de licenciar recargas de combustible nuclear para la CFE.
Se aborda un tema relacionado con la seguridad de reactores nucleares de agua en ebullición (BWRs), como los de la Central Nucleoeléctrica de Laguna Verde (CNLV), por lo que se ahondará en el conocimiento de los fenómenos físicos que repercuten en la operación y seguridad de los BWRs.
Se genera una metodología para el diseño de ensambles combustibles con técnicas de optimización. Se aborda también el tema de la administración de combustible nuclear, lo que podría incidir en mejores estrategias de operación, para un mejor aprovechamiento del combustible nuclear y el consecuente beneficio económico. Se continúa con el análisis termomecánico de elementos combustibles, y consecuentemente, se podrán realizar análisis más detallados de barras combustibles de diseños avanzados de ensambles combustibles.
Se desarrolla un proceso de cálculo que reducirá considerablemente el tiempo de simulación del desempeño del núcleo de los BWRs de la CNLV, para servicios de Administración de Combustible que se han ofrecido a CFE.
Se está consolidando el grupo de trabajo establecido en el Departamento de Sistemas Nucleares, con la especialización en las áreas de administración y diseño de combustible, termomecánica, termohidráulica y de seguridad de BWRs, lo cual podría repercutir en más y mejores servicios a la CNLV.
Se fortalece la relación entre el Departamento de Sistemas Nucleares y diversas Instituciones nacionales e internacionales de reconocido prestigio que han estado desarrollando programas de investigación y desarrollo similares, como Texas A&M University y la Universidad de Granada.
Se continúa con la difusión de la investigación y desarrollo tecnológico que se lleva a cabo en el Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares, a través de la publicación de artículos científicos y técnicos en revistas de arbitraje estricto y reconocimiento internacional, así como la presentación de los resultados en los congresos relevantes más importantes a nivel nacional e internacional.
Se genera una metodología para el diseño de ensambles combustibles con técnicas de optimización. Se aborda también el tema de la administración de combustible nuclear, lo que podría incidir en mejores estrategias de operación, para un mejor aprovechamiento del combustible nuclear, y el consecuente beneficio económico. Se continúa con la actualización del código FETMA para el análisis termomecánico de elementos combustibles, y consecuentemente se podrán realizar análisis más detallados de barras combustibles de diseños avanzados de ensambles combustibles.
Se desarrolla un proceso de cálculo que reducirá considerablemente el tiempo de simulación del desempeño del núcleo de los BWRs de la CNLV, para servicios de Administración de Combustible que se han ofrecido a CFE.
Durante el desarrollo del proyecto se logró optimizar: el diseño de celdas de combustible nuclear; el diseño axial del combustible; el diseño de recargas de núcleos; y la generación de patrones de barras de control para la obtención de ciclos de combustible nuclear para reactores BWR como con los que se cuenta en nuestro país en la CNLV. Al haberse acoplado todos los módulos desarrollados, se ha obtenido una optimización integral al problema planteado originalmente, lo que se traduce en una mejora notoria en la administración de combustible. Los métodos de optimización empleados son avanzados y están dentro del desarrollo de algoritmos aplicado al área de administración de combustible a nivel mundial.
Por el lado de la evaluación de la seguridad de nuevos diseños de barras y ensambles de combustible, el código que se ha desarrollado, permite hacer un análisis más detallado del desempeño termomecánico, comparado con la información obtenida de códigos comerciales que están dedicados a la evaluación de recargas de combustible.
Productos
En cuanto a la producción generada, durante el periodo del proyecto se lograron publicar 10 artículos en revistas internacionales, 25 artículos en congresos internacionales y nacionales. Además, se incluyó un capítulo en un libro. En el área de la formación de recursos humanos, se logró una Tesis de Maestría y dos Tesis de Licenciatura.
Congresos
Capítulos en Libros
Con las herramientas desarrolladas durante el proyecto se puede apoyar a CFE además en el estudio de ciclos futuros para la Central Nucleoeléctrica Laguna Verde (CNLV). Finalmente, el objetivo a mediano plazo es tener la capacidad de licenciar recargas de combustible nuclear para la CFE.
Proyecto financiado por CONACYT, bajo el convenio SEP-2004- C01-46694, Diseño, Optimización y Evaluación Termomecánica para Reactores Nucleares de Agua en Ebullición.
Otras Instituciones Participantes
Universidad de Granada.
Departamento de Ingeniería Nuclear de Texas A&M University.
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