Transferencia de calor en un reactor nuclear de sales fundidas con efectos de inyección de burbujas de helio - Jiménez Balbuena, Zaira Itzel (Universidad Autónoma Metropolitana, 2021)
En esta tesis de maestría se presenta el desarrollo de los coeficientes de transferencia de calor escalados de un reactor nuclear de sales fundidas, para diseño, análisis e investigación. En el reactor rápido de sales fundidas, el combustible nuclear es líquido y por lo tanto también constituye el refrigerante. Una particularidad en la operación de este tipo de tecnología es la inyección de burbujas de helio en el núcleo del reactor para remover los productos de fisión gaseosos. Esta tesis aborda el análisis de las complejas interacciones entre las burbujas de helio dispersas en el combustible nuclear líquido, desde un punto de vista de los procesos de trasferencia de calor. El fenómeno analizado esencialmente es la transferencia de calor en un sistema heterogéneo de flujo en dos fases. El escalamiento del reactor se realizó con el método del promedio volumétrico, partiendo de las ecuaciones de flujos separados de dos temperaturas a la escala local. Los principales resultados obtenidos en esta tesis son un modelo escalado de los procesos de transferencia de calor que involucra la temperatura de dos fases (modelo de no equilibrio térmico), una para la fase líquida (combustible nuclear) y otra para la fase gas (burbujas de helio), así como los coeficientes efectivos de transferencia de calor, representativos a la escala del reactor.; This master's thesis presents the development of the up-scaled heat transfer coefficients of a molten salt nuclear reactor, for design, analysis and research. In the molten salt fast reactor, the nuclear fuel is liquid and therefore also constitutes the coolant. A peculiarity in the operation of this type of technology is the injection of helium bubbles into the reactor core to remove the gaseous fission products. This thesis addresses the analysis of the complex interactions between helium bubbles dispersed in liquid nuclear fuel, from the point of view of heat transfer processes. The phenomenon analyzed essentially is the transfer of heat in a heterogeneous two-phase flow system. The scaling of the reactor was carried out with the volumetric average method, starting from the separate flow equations of two temperatures at the local scale. The main results obtained in this thesis are a scaled model of the heat transfer processes that involves the temperature of two phases (thermodynamic nonequilibrium model), one for the liquid phase (nuclear fuel) and another for the gas phase (helium bubbles), as well as the effective heat transfer coefficients, representative of the scale of the reactor.