SISTEMAS PASSIVOS DE RESFRIAMENTO
Leon Lima
04/02/2015Seminário PPG-EMLeon LimaSeminário PPG-EM04/02/2015
Leon LimaSeminário PPG-EMLeon LimaSeminário PPG-EM04/02/2015
Leon LimaSeminário PPG-EM
PPG-EM UERJ Leon Lima 2
SUMÁRIO
•Motivação•Conceitos fundamentais•Estabilidade•Sistemas monofásicos
PPG-EM UERJ Leon Lima 3
MOTIVAÇÃO
PPG-EM UERJ Leon Lima 4
MOTIVAÇÃO
Solução:Unidade Complementar de Armazenamento de Elementos Combustíveis Irradiados
PPG-EM UERJ Leon Lima 5
MOTIVAÇÃO
Elementos Combustíveis Irradiados seguem emitindo calor
PPG-EM UERJ Leon Lima 6
MOTIVAÇÃO
O maior aprimoramento nos projetos atuais de instalações nucleares é a incorporação de sistemas passivos, por serem inerentemente seguros.
Dentro desta tendência:Unidade Complementar de Armazenamento de Elementos Combustíveis Irradiados com Sistema Passivo de Resfriamento
PPG-EM UERJ Leon Lima 7
MOTIVAÇÃO
Fotos_LUKA
Universidade Técnica de Dresdenmaio a outubro de 2014
Sistema Passivo de Resfriamento
PPG-EM UERJ Leon Lima 8
MOTIVAÇÃO
PPG-EM UERJ Leon Lima 9
Sistemas Passivos de Resfriamento
PPG-EM UERJ Leon Lima 10
CONCEITOS FUNDAMENTAIS
PPG-EM UERJ Leon Lima 11
CONCEITOS FUNDAMENTAIS
Sistemas Passivos de Resfriamento não são uma tecnologia nova
PPG-EM UERJ Leon Lima 12
CONCEITOS FUNDAMENTAIS
PPG-EM UERJ Leon Lima 13
CONCEITOS FUNDAMENTAIS
PPG-EM UERJ Leon Lima 14
PROJETO DE SISTEMASPASSIVOS DE RESFRIAMENTOObjetivo: remover uma dada carga térmica dentro de uma diferença máxima de temperaturas entre fonte quente e fonte fria
Balanço: eficiência dos trocadores de calor x perdas de carga
•Materiais resistentes a corrosão
•Custo baixo
•Sistema compacto
•Facilidade de manutenção
•Sistema estável
•Monofásicos
•Bifásicos
•Supercríticos
PPG-EM UERJ Leon Lima 15
INSTABILIDADES TERMO-HIDRÁULICAS
Variação de densidade
Transferência de Calor Variação de vazão
feedback
Variação de densidade
Variação de vazão
feedback
Variação de densidade
feedback
PPG-EM UERJ Leon Lima 16
INSTABILIDADES TERMO-HIDRÁULICAS
•Dado um sistema em equilíbrio, a introdução de uma perturbação vai gerar oscilações que poderão crescer ou decair.
•A defasagem entre uma perturbação na vazão e a variação do ∆T pode crescer de tal forma que o sistema não recupera o estado inicial.
•Do ponto de vista matemático, o entendimento é mais amplo: instabilidades estão associadas à multiplicidade de soluções.
PPG-EM UERJ Leon Lima 17
TIPOS DE INSTABILIDADE
•Boure et al., 1973: Review of Two-phase Flow Instability
•Leuba e Rey, 1993: Coupled thermohydraulic-neutronic instabilities in boiling water nuclear reactors: a review of the state of the art
•Durga Prasad et al., 2007: Review of research on flow instabilities in natural circulation boiling systems
PPG-EM UERJ Leon Lima 18
TIPOS DE INSTABILIDADE
PPG-EM UERJ Leon Lima 19
SISTEMAS MONOFÁSICOS
•A princípio não se esperava que pudessem apresentar instabilidades
•Welander, 1967: On the oscillatory instability of a differentiallyheated fluid loop
•Creveling et al., 1975: Stability characteristics of a single-phase free convection loop
PPG-EM UERJ Leon Lima 20
SISTEMAS MONOFÁSICOS
•BARC (Bhabha Atomic Research Centre): P. K. VijayanVijayan e Austregesilo, 1994
•Universidade de Pisa: Walter AmbrosiniAmbrosini et al., 2004
•Indian Institute of Technology Kharagpur: Dipankar N. BasuBasu et al., 2013
•IPEN (Instituto de Pesquisas Energéticas de Nucleares – SP)Angelo et al., 2012
PPG-EM UERJ Leon Lima 21
SISTEMAS MONOFÁSICOS
•Influência de efeitos 3D
•Correlação para o fator de atrito
•Medida de estabilidade
PPG-EM UERJ Leon Lima 22
FLUIDOS SUPERCRÍTICOS
PPG-EM UERJ Leon Lima 23
FLUIDOS SUPERCRÍTICOS
PPG-EM UERJ Leon Lima 24
obrigado!
FIM!