Código Nacional de Física de Reatores

CNFR é um sistema de cálculo nodal tridimensional para

projeto e acompanhamento do núcleo do reator.

CNFR calcula a reatividade do núcleo do reator, a potência

nuclear no elemento combustível e na vareta, entre

outras características relevantes do núcleo.

CNFR usa o método de expansão nodal, que tem vantagens

comparativas com o método de diferenças finitas para

cálculo pino a pino.

CNFR faz todos os cálculos assumindo ECs homogêneos,

mas ao final do processamento faz a reconstrução da

densidade de potência em cada vareta dos ECs.

VARETA DE

COMBUSTÍVEL

ELEMENTO

COMBUSTÍVEL

256 Varetas

NÚCLEO DO REATOR

121 ou 193

Elementos Combustíveis

VASO DO

REATOR

NÚCLEO DO

REATOR

VASO DO

REATOR

ELEMENTO

COMBUSTÍVEL

ESPACIAL

t (E)

1 e V 107 e V E

VASO DO

REATOR

ENERGIA

Dados de Engenharia

do Reator

Biblioteca de Dados

Nucleares

Módulo de Homogeneização

dos ECs

Cálculo de

Célula

Realimentação

Termohidráulica

Cálculo do Núcleo

do Reator

Cálculo de Queima do Combustível

Nuclear

Cálculo de Parâmetros do

Reator

Interface Gráfica / Usuário

Dados de Engenharia

da Usina

Biblioteca de Dados

de Macrogrupo

- Distribuição de Potência Nuclear

- Distribuição de Queima

- Concentrações Isotópicas- Diferença Axial de Potência

- Pesquisa de Criticalidade

GEDAR

SAÍDAS

GEDAN

Aplicações

– Geração de dados nucleares

– Geração da distribuição tridimensional da potência nuclear

– Geração de parâmetros do reator

● Distribuição de potência nuclear

● Pesquisa de criticalidade

● Distribuição de temperaturas (combustível e moderador)

● Densidade do moderador

● Concentrações isotópicas

● Queima do combustível nuclear

● Curva da concentração crítica de Boro

● Simulação das condições de barra presa e caída

● Histórico das simulações de projeto do núcleo

● Reinício da simulação do núcleo do reator

● Decaimento radioativo na piscina de combustível usado

Similares Internacionais

- SAV Siemens-KWU (Alemanha)

- APA Westinghouse (Estados Unidos)

- CASCADE Framatome (França)

- SIMULATE Studsvik (Suécia)

- POLCA Asea-Atom (Suécia) - BWR

Principais etapas da implementação

– Especificação Funcional

– Modelos de cálculo

– Especificação Técnica

– Discretização espacial da Equação da Difusão segundo NEM

– Geração da biblioteca de dados nucleares independente da

aplicação

– Geração da biblioteca de dados nucleares do EC

homogeneizado

– Implementação dos módulos funcionais do CNFR (Reator)

(Interpolação na Queima e nas Variáveis de Estado, Fluxo

de Nêutrons, Pesquisa de Criticalidade, Distribuição de

Potência, Realimentação Termohidráulica, Concentrações

Isotópicas, Queima, Reconstrução, etc.)

– Geração dos relatórios

– Testes modulares e integrados

Sistema de Geração de Dados do Reator

(GEDAR)

Sistema de Geração de Dados Nucleares

(GEDAN)

GEDAN: Sistema de Geração de Dados Nucleares

Principais funcionalidades :

- Cálculo de célula

- Cálculo de homogeneização de elemento combustível

- Cálculo de fatores associados ao elemento combustível

(requeridos pelo método nodal utilizado no sistema GEDAR)

- Cálculo de transmutação/depleção

GEDAN: Sistema de Geração de Dados Nucleares

i

xg

xg

homogeneização

GEDAN: Sistema de Geração de Dados Nucleares

-

-

-

)NN(

N )dd(

d )cc(

c

fReXeXe

Xe

ixgfRe

MMM

ixgfRe

BBB

ixg

-

-

3

1k

krefMMk

M

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1k

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F

ixg

k

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1)TT(

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1

)N,d,T,T,c,B()N,d,T,T,c,B( fReXe

fReM

fReM

fReF

fReB

ixgXeMMFB

ixg

- Parâmetros Nucleares Uniformes

- Método de Malha GrossaAngra 1: 3.186 nodos

Angra 2: 4.369 nodos

(malha fina: mais de 3 milhões)

- Acoplamento entre Nodos

Correntes parciais de interface

- Calcula Valores Médios

Método de Expansão Nodal

20 cm

30 cm

20 cm

É um método muito eficiente e bastante preciso para resolver numericamente a Equação da Difusão de Nêutrons.

GEDAR – Geração de Dados do Reator

Discretização Espacial

Estrutura do GEDAR

192

Rotinas

Principais Funções de Cálculo

Alguns resultados

Fig. 1 - Distribuição de potência normalizada do EC

(Angra 1 - Instante Inicial)

Alguns resultados

Fig. 2 - Distribuição de queima (MWD/kg) do EC

(Angra 1 – 3 depp)

Alguns resultados

Produto nacional

Projeto multi-institucional

COPPE (Modelagem e Simulação do Reator)

IPEN/ CTMSP/ IEAv-CTA (Dados Nucleares)

ETN (Reator e Performance)

Substituição competitiva de importação

Em fase de licenciamento pela CNEN

Código fonte (atualizável independente do grupo de

desenvolvimento)

Código Nacional de Física de Reatores