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7/25/2019 Medir los Valores Relativos de los Elementos
Combustibles
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Instituto Politecnico Nacional
Escuela Superior de Fsica y Matematicas
Practica #6
Medir los Valores Relativos de los Elementos Combustibles
Laboratorio del Reactor Nuclear
Profesor Ing. Fortunato Aguilar Hernandez
Semestre A16
Guillermo Ibarra Reyes - Grupo I
16 de mayo de 2016
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Guillermo Ibarra Practica #6: Valores Relativos de los Elementos
Combustibles
Medir los Valores Relativos de los ElementosCombustibles
1. ObjetivosMedir los valores relativos de los elementos
combustibles en funcion de su posicion del nucleodel reactor
2. Introduccion
2.1. Arreglo del Reactor TRIGA [1]
El reactor nuclear TRIGA ubicado en el Instituto Nacional de
Investigaciones Nucleares (ININ) esun reactor de investigacion de 1
MW. Los elementos de combustible se encuentran en un
arreglocircular con 6 anillos, de los cuales el ultimo contiene
grafito. En total se encuentran 74 barras decombustible del tipo
LEU (30/20) y 4 barras de control. El esquema de distribuci on del
combustible
se presenta en la Figura1a.
En el centro se este arreglo esta una posici on central vaca
denominada el Dedal Central. Paraidentificar cada posicion, se
asigna una letra para cada anillo y un numero. El segundo anillo,
el querodea el Dedal Central, es identificado como el anillo B y la
numeraci on empieza con la posicionencontrada en cero grados y en
secuencia en sentido de contra reloj. La numeraci on empleada
sepresenta en la Figura1b.
Un resumen de las caractersticas del TRIGA se presentan en la
siguiente Tabla:
Anillo Posiciones Combustibles Notas
B 6 4 Sitio de irradiacion en B1 y B4
C 12 10 Barras de control: transitoria en C4 y reguladora
enC10
D 18 16 Barras de control: fina en D1 y seguridad en D10E 24 20
Sitio de irradiacion en E4, E10, E16 y E22F 30 24 Vaco en F4, F5,
F12, F13, F23 y F24G 36 0 34 de grafito, sistema neumatico en G7 y
camara
gamma en G25
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(a) Identificacion de las posiciones (b) Esquema de
distribucion
Figura 1: Reactor TRIGA mark III
2.2. Elementos Combustible
Figura 2: Perfil exteriory interior del elemento
combustible
Los combustibles contienen las siguientes regiones (Ver Figura
2):
region activa combustible-moderador; uranio, hidruro de
circonioy erbio
reflector de grafito en la parte superior e inferior
tapon inferior y superior
encamisado
Los tapones y encamisado estan hechos de acero inoxidable
tipo304. En total la barra de combustible tiene una longitud de
75.39cm.
Dentro del reactor TRIGA se encuentran combustibles del ti-po
LEU; 825 gramos de uranio, el cual representa el 30 %del peso de la
mezcla combustible-moderador, con un enrique-cimiento nominal del
20% (165 gramos de U-235). En el ma-terial combustible-moderador,
hay una relacion de atomos dehidrogeno a circonio de 1.6. La region
activa (zona del combus-tible) es de 38.1 cm de longitud, esta esta
compuesta de 3 ba-rras cilndricos de 12.7 cm de longitud y 3.6449
cm de diame-tro.
En cada barra de combustible hay una perforacion central de un
diametro de 6.35 mm, la cualpermite una eficiente hidruracion de la
mezcla. A terminar la hidruracion se introduce una barrade circonio
al huelgo. Los refectores de grafito tienen un diametro de 3.435
cm; el reflector superior
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tiene una longitud de 5.828 cm, mientras que el inferior una
longitud de 9.4488 cm. El encamisadodel los combustibles tiene un
espesor de 0.508 mm y es de acero inoxidable. En total la barra
decombustible pesa aproximadamente 4 kg.
3. Metodologa
3.1. Etapa 1 - Reactor crtico a 2 Watts
Para llevar a crtico el reactor se procede de la siguiente
manera:
Seleccionar la escala 10 watts en el canal lineal.
Inyectar aire a la barra transitoria.
Subir la barra transitoria hasta una posicion cercana a 160
unidades.
Subir la barra de seguridad hasta una posicion cercana a 160
unidades.
Subir la barra fina hasta una posicion cercana a 160
unidades.Empezar a subir la barra reguladora lentamente hasta
lograr la criticidad a 2 watts (ajustarla posicion de las 4 barras
para que queden a la misma altura).
Mantener el reactor a esta potencia por 3 minutos.
Registrar en la Tabla 1 las posiciones de las barras de ajuste y
la hora de criticidad.
Apagar el reactor.
3.2. Etapa 2 - Retiro del combustible de la posicion B-3
Con la herramienta de manejo de combustibles retirar el
combustible de la posicion B-3.
Encender el reactor y llevar la barra transitoria, la de
seguridad y la fina a la misma posici onde la etapa 1.
Llevar el reactor a criticidad a 2 W utilizando -unicamente la
barra reguladora.
Mantener el reactor a esta posicion por 3 minutos.
Registrar en la Tabla 1 la posicion de las barras de
control.
Apagar el reactor y colocar el combustible retirado en su
posicion original.
3.3. Paso 3 - Retiro de un combustible de los anillos C, D, E y
F
Se repite la Etapa 2 para el combustible del anillo C-5, luego
para uno del D-6, el E-5 y
finalmente para el F-6.
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4. Resultados y Actividades
Los resultados obtenidos se presentan en la Tabla1.Como se puede
apreciar en todos los resultadossin elementos de combustible, la
barra reguladora se tuvo que sacarse dependiendo de la
reactivi-
dad que fue retirada por parte de los combustibles. Se nota
claramente que al sacar un barra decombustible mas cercana al
centro, se retira una cantidad de reactividad m as apreciable. Es
decirque una barra de combustible del anillo C vale m as que una en
el anillo D.
4.1. Actividades
4.1.1. Calcular el valor de los combustibles en cada una de las
posiciones.
En la Tabla2 se presenta los valores relativos para cada barra
de combustible extrada.
4.1.2. Con la informacion de la descripcion del reactor ubique
los combustibles que
fueron retirados del nucleo.
Utilizando la Figura1b, se ubicaron las ba-rras de combustible
extradas. De tal maneraque en la figura a la derecha se subrayan
lasposicion de cada barra extrada.
4.1.3. Con la informacion presentada en la descripcion del
reactor, podra estimar el
valor de los combustibles de las posiciones E7 y F9?
Suponiendo que la distribucion de flujo sea uniforme. Es decir
que en cada anillo, las barras decombustible tengan un factor pico
mas o menos igual, s es posible estimar los valores de
otrasposiciones. Por ejemplo la posicion E7 debe ser muy parecido
al E5 y por lo tanto el F9 debe sermuy cercano al F18.
4.1.4. Considera que hay alguna relacion entre el valor de los
combustibles y los
factores de potencia?
El factor de potencia de un reactor depende los las propiedades
del combustible, temperatura,presion y ubicacion de las barras de
control, la posicion de los combustibles y el reflector.
Porejemplo, si uno desea un factor de potencia m as elevado debe
poner los combustibles con mayorenriquecimiento o reactividad en el
centro.
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Tabla 1: Registro de Resultados
Barra Posicionnucleo
completo
Posicionsin B-3
Posicionsin C-5
Posicionsin D-6
Posicionsin E-5
Posicionsin F-18
Reguladora 149 227 172 170 165 162Fina 149 149 149 149 149
149
Seguridad 149 149 149 149 149 149Transitoria 148 148 148 148 148
148
Tabla 2: Valores Relativos
Completo sin B-3 sin C-5 sin D-6 sin E-5 sin F-18
Reactividad de barrareguladora ($)
2.59 1.32 2.20 2.24 2.32 2.37
($) 1.27 0.39 0.35 0.27 0.22
4.1.5. En un reactor de potencia, considera que se podra dar un
comportamiento
similar?
S, se esperara que exista en un reactor de potencia. En centro
nuclear Laguna Verde, aproximada-mente cada 18 meses de hace una
recarga. Se hace con el fin de mantener la potencia de operacion.Al
estar en operacion, el material fisible se desgasta o quema; lo
cual implica que la reactividad delcombustible disminuye. Lo
anterior, entre otras, afectan el factor de potencia.
5. Conclusiones
En la practica se vio el valor relativo de las barras de
combustible a diferentes posiciones. Siendo unreactor concentrico,
existen secciones de anillos, en donde se encuentran barras de
combustible. Delos resultados se observo que entre mas cercano al
centro, mayor valor relativo tiene el combustible.Lo anterior fue
indicado con la compensacion de la barra reguladora al extraer cada
combustiblepara lograr la misma potencia.
Esta tendencia nos da una idea de la distribucion de flujo
neutronico dentro del reactor TRIGA.De los resultados obtenidos, el
chipotede flujo se encuentra en el centro y disminuye al llegar a
laperiferia. Los valores relativos dan esa impresion.
6. Bibliografa
1. Informe de Seguridad del Reactor TRIGA Mark III, Captulo
4.
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