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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 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 05/12/2013 Lencina Luis, Ballesteros Hugo 3 05/12/2013 Lencina Luis, Ballesteros Hugo 4 05/12/2013 Lencina Luis, Ballesteros Hugo 5 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 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 05/12/2013 Lencina Luis, Ballesteros Hugo 8 05/12/2013 Lencina Luis, Ballesteros Hugo 9 05/12/2013 Lencina Luis, Ballesteros Hugo 10 05/12/2013 Lencina Luis, Ballesteros Hugo 11 05/12/2013 Lencina Luis, Ballesteros Hugo 12 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 50ºC 278ºC Lencina Luis, Ballesteros Hugo 14 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 Lencina Luis, Ballesteros Hugo 16 Lencina Luis, Ballesteros Hugo 17 05/12/2013 Lencina Luis, Ballesteros Hugo 18 05/12/2013 Lencina Luis, Ballesteros Hugo 19 05/12/2013 Lencina Luis, Ballesteros Hugo 20 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 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 RESULTADOS Lencina Luis, Ballesteros Hugo 23 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 Ballesteros Hugo, Lencina Luis 25 Ballesteros Hugo, Lencina Luis 26 Ballesteros Hugo, Lencina Luis 27 Ballesteros Hugo, Lencina Luis 28 Ballesteros Hugo, Lencina Luis 29 Ballesteros Hugo, Lencina Luis 30 Ballesteros Hugo, Lencina Luis 31 Ballesteros Hugo, Lencina Luis 32 1/10/2009 Ballesteros Hugo, Lencina Luis 33 1/10/2009 Ballesteros Hugo, Lencina Luis 34 1/10/2009 Ballesteros Hugo, Lencina Luis 35 1/10/2009 Ballesteros Hugo, Lencina Luis 36 1/10/2009 Ballesteros Hugo, Lencina Luis 37 1/10/2009 Ballesteros Hugo, Lencina Luis 38 1/10/2009 Ballesteros Hugo, Lencina Luis 39 1/10/2009 Ballesteros Hugo, Lencina Luis 40 1/10/2009 Ballesteros Hugo, Lencina Luis 41 1/10/2009 Ballesteros Hugo, Lencina Luis 42 1/10/2009 Ballesteros Hugo, Lencina Luis 43 Lencina Luis, Ballesteros Hugo 44 CONCLUSIONES Lencina Luis, Ballesteros Hugo 45 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 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 PREGUNTAS? Lencina Luis, Ballesteros Hugo 48 MUCHAS GRACIAS! Lencina Luis, Ballesteros Hugo 49
