CÁLCULO DEL CAUDAL DEL CIRCUITO PRIMARIO UTILIZANDO LA CAÍDA DE PRESIÓN DEL GENERADOR DE VAPOR DE LA CENTRAL NUCLEAR ATUCHA 2

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1 CÁLCULO DEL CAUDAL DEL CIRCUITO PRIMARIO UTILIZANDO LA CAÍDA DE PRESIÓN DEL GENERADOR DE VAPOR DE LA CENTRAL NUCLEAR ATUCHA 2 Luis Lencina Hugo Ballesteros 2014 ESSS CONFERENCE AND USER MEETING

2 INTRODUCCIÓN La Central Nuclear Atucha 2 es un reactor nuclear de agua pesada presurizada El circuito primario cuenta con dos circuitos hidráulicos independientes que comparten el recipiente de presión Cada circuito hidráulico posee una bomba impulsora y un generador de vapor El generador de vapor cuenta con 6524 tubos en forma de U distribuidos en 118 filas La suma de las longitudes de los tubos en U es igual a 132 km!!!! Lencina Luis, Ballesteros Hugo 2

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6 Condiciones de Medición Se midió la caída de presión en el generador de vapor y el incremento de presión de las bombas principales durante la fase B2.1 de la puesta en marcha Se utilizó una de las tres medidores de presión diferencial de las bombas para medir la caída de presión del GV Las mediciones fueron realizadas con agua liviana Se consideraron rangos de medición isotérmicos con el generador de vapor aislado del lado secundario Lencina Luis, Ballesteros Hugo 6

7 Modelo de CFD No se puede realizar (actualmente) un modelo completo y detallado del generador vapor utilizando CFD debido a las limitaciones en el hardware disponible La principal limitación se encuentra en la longitud de los tubos, ya que modelar los tubos requeriría una cantidad de nodos entre 1e9 y 1e10 y las capacidades computacional que se dispone no llegan a 1e7 Para solucionar este problema utilizó un medio poroso con una resistencia hidráulica que es función de la posición Lencina Luis, Ballesteros Hugo 7

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13 Modelo de CFD Para determinar los coeficientes de pérdida de carga del medio poroso, se realizó un modelo de los tubos individuales Si los tubos tienen el mismo caudal (hipótesis) la pérdida de carga de aumenta linealmente con la longitud, la cual aumenta linealmente con el número de fila Esta hipótesis no es completamente cierta, pero es una aproximación válida debido a que el coeficiente de Darcy tiene una pequeña dependencia con el número de Reynolds para las variaciones de los caudales esperados Lencina Luis, Ballesteros Hugo 13

14 50ºC 278ºC Lencina Luis, Ballesteros Hugo 14

15 Modelo de CFD El modelo del tubo completo se extiende tanto en la entrada y la salida para modelar la pérdida de carga de los cambios de sección En estas extensiones se utilizó la condición de simetría sobre un dominio hexagonal para representar la presencia de los tubos adyacentes Además, se realizó un modelo de tubo que posea la misma altura que el tubo del modelo numérico del generador de vapor con un medio poroso y un tamaño de elemento igual al de este modelo El coeficiente de pérdida del medio poroso fue variado hasta conseguir la misma pérdida de carga que el tubo completo Lencina Luis, Ballesteros Hugo 15

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21 Modelo de CFD Una vez determinado el coeficiente de pérdida de carga para los tubos de la fila 1 y 118, se imponen estos valores en el modelo del generador de vapor Es importante notar que el caudal para el primer cálculo debe ser impuesto, ya sea por el valor de la curva del fabricante o por otros medios Se verifica si ese caudal representa la pérdida de carga medida en la planta, y si no debe modificarse el caudal y volver a calcular los coeficientes Lencina Luis, Ballesteros Hugo 21

22 Caudal inicial Calcular DP de los tubos de la fila 1 y 118 Determinar los coeficientes de pérdida de carga del medio poroso Determinar la pérdida de carga del generador de vapor DP es igual al medido? NO SI FIN Lencina Luis, Ballesteros Hugo 22

23 RESULTADOS Lencina Luis, Ballesteros Hugo 23

24 Resultados El modelo no logra una convergencia completa (3e-4 a 5e-4 en los residuos) cuando se requiere menos de 1e-4 Esto se manifiesta como oscilaciones en la presión y la velocidad Se determina el valor de la presión como el promedio de las presiones desde que los resultados muestran un comportamiento periódico Los resultados se comparan con los caudales obtenidos por medio de los dispositivos FMD Lencina Luis, Ballesteros Hugo 24

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45 CONCLUSIONES Lencina Luis, Ballesteros Hugo 45

46 Conclusiones Se estableció una metodología para determinar el caudal del circuito primario de la CNA2 (o para cualquier otra central nuclear) por un método no intrusivo La metodología fue probada con las mediciones de la puesta en marcha y se pudieron realizar comparaciones con una medición independiente dando resultados muy buenos para altas temperaturas (condiciones de operación) Se determinó el caudal del circuito cuando las bombas principales funcionan en forma independiente (no se pueden usar los FMD) Lencina Luis, Ballesteros Hugo 46

47 Conclusiones Se determinó que las alturas de impulsión de la bomba principal se encuentra por debajo de lo especificado por el fabricante Sin embargo, el caudal del circuito primario no es menor al determinado en el diseño termohidráulico debido a que las resistencias del circuito fueron sobreestimadas y a las hipótesis conservativas que se tuvieron en cuenta Lencina Luis, Ballesteros Hugo 47

48 PREGUNTAS? Lencina Luis, Ballesteros Hugo 48

49 MUCHAS GRACIAS! Lencina Luis, Ballesteros Hugo 49