Influencia del flujo biestable en el flujo neutrónico en Reactores BWR.

Index ANTECEDENTES ALCANCE METODOLOGÍA CONCLUSIONES.

ANTECEDENTES En el año 1985, en la central Nuclear de Leibstad, se detecta una fluctuación de la potencia eléctrica durante el arranque y las pruebas de carga al 100%. Se concluyó que la causa de las oscilaciones en el caudal de recirculación es la existencia de un patrón de flujo biestable en la zona del colector en la descarga de la bomba. En el año 1986, se encuentra la primera referencia normativa escrita acerca de la existencia de un comportamiento anómalo en los caudales de los lazos de recirculación. (USNRC IE IN No. 86-110). En Julio de 1988, el responsable del diseño del reactor emite una carta, (General Electric Energy, Nuclear SIL No. 467) donde establece que el alcance del problema afecta a los reactores de agua en ebullición BWR desde la generación 3 hasta la 6. El estado del arte del flujo biestable se resume en : Fenómeno hidráulico oscilatorio no predecible y no provocado por la operación.. Fenómeno hidráulico solo eliminable, mediante modificaciones físicas en el circuito hidráulico. (Miura et al 1986, 1987,1988) Fenómeno que no afecta a la seguridad de la planta pero tiene efectos sobre las bombas de chorro y ciertos eventos en LPRM (Gavilan Moreno, C.J. 2011)

ALCANCE En el presente trabajo se va a estudiar cómo evolucionan las lecturas de los monitores locales en rango de potencia (LPRM) seleccionados de una central (BWR), durante un evento de flujo biestable. Se establecerá cual es el mecanismo que se desarrolla en el núcleo y cómo se perturba el flujo neutrónico como consecuencia del flujo biestable.

ALCANCE

ALCANCE

METODOLOGIA De todos los LPRM´s (132) se seleccionan 8 para monitorizar el núcleo de forma continua, en virtud a la propiedad de simetría que poseen. Estos LPRM´s son los que dan las señales objeto de estudio y están listados en la tabla Tomando las lecturas de los LPRM y de las señales de caudal de los dos lazos de recirculación (A y B), siendo el B el que presenta flujo biestable: Determinación de los coeficientes de autocorrelación y de correlación cruzada Determinación de la fase y la coherencia de las señales de LPRM con la señal de caudal Determinación de un espectro de frecuencias, de la señal de caudal del lazo de recirculación afectado por el flujo biestable, y de las señales de los LPRMS. Plano- Altura Posición Radial (Coordenadas) A 46-39 B 30-23 14-31 C 30-15 38-07 D

RESULTADOS En el caudal del lazo A, la función de auto correlación decrece rápidamente, como las señales de ruido gaussiano. En el caudal del lazo B la función de auto correlación no decae rápidamente, marcando la existencia de un efecto sistemático. La correlación cruzada entre ambas señales, y se puede ver que los valores de correlación son muy bajos para cualquier desfase de tiempo. Los caudales son independientes en el tiempo. A la vista del comportamiento de la función de correlación cruzada, entre LPRM´s y caudal del Lazo A, se pude concluir que por el bajo valor de correlación y la forma de la función, los fenómenos medidos en las distintas señales son independientes del caudal del Lazo A.

RESULTADOS La funcion de correlacion cruzada indica una mayor correlación entre las lecturas de los LPRM´s y el caudal del lazo B. Se establece que el máximo está decalado en el tiempo. entre 0,55 y 0,65 segundos, no habiendo diferencias entre los LPRM´s. Los niveles C y D tienen mayores valores de correlación con el caudal del Lazo B que los A y B. La coherencia y la fase calculadas entre el caudal del lazo A y los valores de LPRM, establece que no hay coherencia y la fase no presenta información relevante. Se confirma que los LPRM y su comportamiento no esta relacionado con el Lazo A.

RESULTADOS Cuando se usa la señal de caudal del Lazo B se observa una coherencia no nula por debajo de 1 Hz, llegando incluso a más de 0,8 en un rango de frecuencia muy bajo. La zona de frecuencia que abarca desde 0 Hz hasta 1 Hz, muestra un comportamiento de fase lineal, descendente hasta 0,3-0,4 Hz y ascendente posteriormente. También, al igual que ocurría al correlacionar las señales en el dominio del tiempo, los LPRM’s situados en niveles más altos (D y C) muestran mayor coherencia que el resto. El flujo Biestable afecta al comportamiento neutrónico en el rango de baja frecuencia, < 1Hz.

RESULTADOS En un evento de inestabilidad, daría lugar a una zona de alta amplitud instantánea en torno a las frecuencias de 0,5 y 1 Hz. Como se puede observar, la única componente de amplitud apreciable es la propia componente de continua de la señal.

CONCLUSIONES El flujo neutrónico replica el comportamiento biestable adoptando dos valores de flujo y por tanto de potencia del núcleo. Se observa una alta correlación entre el caudal del lazo del recirculación afectado por el flujo biestable y las lecturas de los LPRM´s. Esta correlación es máxima en los niveles superiores o con más índice de huecos. Se postula que el efecto del flujo biestable en el núcleo y la distribución de la potencia es una onda de densidad/presión que barre y modifica la distribución de huecos, y por tanto el flujo neutrónico. La modificación en la distribución de los huecos del refrigerante/moderador justifica que las correlaciones sean mayores en aquellos niveles donde hay un mayor índice de huecos. Se ha verificado que el flujo biestable no excita ninguna de las frecuencias naturales del fenómeno termo-hidráulico de un reactor BWR. Así pues se concluye que el flujo biestable no es un iniciador de un proceso de inestabilidad.

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