Convección natural y enfriamiento con agua de mar en un escenario de accidente severo en una central nuclear BWR - Cázares Ramírez, Ricardo Isaac (Universidad Autónoma Metropolitana, 2019)
Durante un accidente severo se llevan a cabo fenómenos físicos y químicos bastante complejos. Para su estudio se requiere del modelado de sistemas multifásicos y multicomponentes, su implementación y su solución a través de herramientas computacionales. Dichos modelos se encuentran altamente acoplados, lo cual dificulta aún más su estudio, incluso con las capacidades actuales de cómputo. En este trabajo se llevó a cabo el estudio de un accidente severo en una central nuclear tipo agua en ebullición (BWR, por sus siglas en inglés) considerando la fundición del núcleo; la generación y difusión de hidrógeno; y la transferencia de calor por conducción, convección y radiación. Se propone el escenario en el que se inicia un enfriamiento con agua de mar para poder estimar la progresión del accidente severo y observar la pertinencia de llevar a cabo esta acción. Para ello se consideran las principales propiedades termodinámicas y de transporte del agua de mar, bajo las circunstancias de presión y temperatura en las que se encuentra el accidente severo y se extienden los resultados con la variación de la salinidad del agua de mar. La difusión de hidrógeno bajo las circunstancias de un accidente severo es un fenómeno bastante sensible por lo que se propone una nueva aproximación a través de la implementación de la difusión anómala; ésta se lleva a cabo con la ayuda del cálculo fraccional. Se muestran los resultados y se concluye sobre las consecuencias del enfriamiento del núcleo de un reactor tipo BWR en un escenario de accidente severo por convección natural y con agua de mar. Este estudio puede considerarse para complementar la elaboración y actualización de manuales de procedimientos durante un accidente severo, que es la finalidad principal de esta tesis doctoral.; During a severe accident, quite complex physical and chemical phenomena are carried out. Its study requires the modeling of multiphase and multicomponent systems, and their implementation and solution through computational tools. These models are highly coupled, which makes their study even more difficult, even with the current computing capabilities. In this work, the study of a severe accident in a nuclear power plant with a Boiling water reactor (BWR) considering the melt of the core was carried out; as well as the generation and diffusion of hydrogen; and heat transfer by conduction, convection and radiation. The scenario in which a cooling with seawater starts is proposed, to estimate the progression of the severe accident and observe the pertinence of carrying out this action. To this end, the main thermodynamic and transport properties of seawater are considered, under the conditions of pressure and temperature in which the severe accident is found and the results are extended with the variation of seawater salinity. The diffusion of hydrogen under the circumstances of a severe accident is a very sensitive phenomenon, so a new approach is proposed through the implementation of the anomalous diffusion; this is carried out with the help of the fractional calculus. The results are shown and conclusions regarding the consequences of cooling the core of a BWR type reactor in a severe accident scenario by natural convection and seawater are presented. This study seeks to support the development and updating of procedural manuals during a severe accident, which is the main purpose of this PhD thesis.