Diseño y optimización de un aplanador de flujo neutrónico para dopaje de silicio en el Reactor RA-10.

El reactor multipropósito RA-10 que se construirá en Ezeiza tiene como objetivo principal aumentar la producción de radioisótopos destinados al diagnóstico de enfermedades; adicionalmente el proyecto RA-10 permitirá ofrecer al sistema científico-tecnológico oportunidades de investigación, desarrollo y producción. Entre ellas se contará con una facilidad de dopaje de silicio a través de transmutación neutrónica para producir material semiconductor. La principal ventaja de esta técnica de fabricación es que se obtiene el semiconductor más homogéneamente dopado del mercado. Esto se logra irradiando a la pieza con un flujo neutrónico axialmente uniforme. La uniformidad axial se obtiene diseñando un aplanador de flujo que consiste en un conjunto de anillos de acero de diferentes espesores para lograr aplanar el perfil de flujo neutrónico que irradia al silicio. El objetivo de este trabajo es diseñar e implementar un algoritmo que permita calcular los espesores óptimos de acero de forma tal de modificar el perfil de flujo neutrónico que se genera en el núcleo para uniformizarlo lo más posible. Se proponen y evalúan mejoras para incrementar el valor del flujo neutrónico al cual se uniformiza. Posteriormente se evalúan los tiempos necesarios para obtener diferentes resistividades objetivo y se realizan cálculos de activación neutrónica para determinar los tiempos de decaimiento necesarios para cumplir los límites de actividad requeridos. Se realizan además cálculos de calentamiento para determinar la potencia que se debe disipar para refrigerar la facilidad.

Modelado detallado de una central nuclear CANDU con CITVAP.

La línea de cálculo de INVAP consiste principalmente de los códigos CONDOR y CITVAP. Este último es la versión mejorada del código CITATION II que resuelve la ecuación de difusión neutrónica multigrupo por el método de diferencias finitas. CITVAP es ampliamente usado para estudiar reactores de investigación y reactores de potencia tales como PWR, BWR, VVER y últimamente se implemento nuevas funciones para estudiar una central PHWR tipo Atucha. Siguiendo con la línea de reactores PHWR, en este trabajo se estudian las capacidades y deficiencias del código de núcleo CITVAP para modelar una central nuclear tipo CANDU. Se plantean mejoras a realizar para un manejo mas eficiente desde el punto de vista del usuario, tanto de la gestión de combustibles, movimientos de barras de control y zonas líquidas como mejoras en el modelo termohidraulico. La metodología consiste en validar la línea de cálculo de INVAP, contrastando los resultados con el benchmark IAEA-tecdoc-887. El proceso de validación consiste en cálculos de celda en dos y tres dimensiones usando los códigos CONDOR y SERPENT respectivamente, obtención de secciones eficaces macroscópicas en función del quemado y cálculos de núcleo para distintas configuraciones de los dispositivos de control usando un núcleo fresco y una distribución de quemado en equilibrio. Se analizan las dificultades que se presentan al modelar el núcleo con las capacidades actuales del código y se plantean posibles soluciones a implementar. Para un estudio completo de un reactor CANDU, se estudian tres de la características distintivas de este tipo de reactor: la termohidraulica, la gestión de combustibles y los dispositivos de control de reactividad, distribución de potencia y apagado.

Sistema avanzado de alarmas para el reactor RA6.

Los sistemas de alarmas constituyen un elemento clave en las plantas modernas de procesos industriales. A lo largo de los años, los mismos han ido evolucionando de la mano del importante desarrollo en la industria del software, para pasar de ser simples paneles de anunciación y lámparas cableadas hasta complejos sistemas inteligentes que asisten al operador en sus funciones de operación. En el desarrollo de este trabajo se planteó diseñar un Sistema Avanzado de Alarmas para el Reactor Nuclear de Investigación RA6 contemplando las nuevas tecnologías existentes para incorporar mejoras a la actual sala de control. Para ello se trabajó siguiendo la metodología propuesta por la guía de diseño de sistemas de alarmas ANSI / ISA- SP-18. Para asistir al diseño y la verificación del sistema se utilizó un modelo termohidráulico de la planta desarrollado en Matlab/Simulink. Entre las nuevas herramientas incorporadas en el prototipo final obtenido se pueden mencionar: creación de archivos históricos, asignación de prioridades, supresiones de alarmas según estado operativo, filtrado y agrupamiento de alarmas.

Fukushima-derived radionuclides in sediments of the Japanese Pacific Ocean coast and various Japanese water samples (seawater, tap water, and coolant water of Fukushima Daiichi reactor unit 5)

We investigated Ocean sediments and seawater from inside the Fukushima exclusion zone and found radiocesium (134Cs and 137Cs) up to 800 Bq kg-1 as well as 90Sr up to 5.6 Bq kg-1. This is one of the first reports on radiostrontium in sea sediments from the Fukushima exclusion zone. Seawater exhibited contamination levels up to 5.3 Bq kg-1 radiocesium. Tap water from Tokyo from weeks after the accident exhibited detectable but harmless activities of radiocesium (well below the regulatory limit). Analysis of the Unit 5 reactor coolant (finding only 3H and even low 129I) leads to the conclusion that the purification techniques for reactor coolant employed at Fukushima Daiichi are very effective.

PCRELAP5 - Programa de cálculo para os dados de entrada do código RELAP5

Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear)

FABRICATION, CHARACTERIZATION, AND IRRADIATION OF AN AUSTENITIC OXIDE DISPERSION STRENGTHENED STEEL SUITED FOR NEXT GENERATION NUCLEAR APPLICATIONS

As nuclear energy systems become more advanced, the materials encompassing them need to perform at higher temperatures for longer periods of time. In this Master’s thesis we experiment with an oxide dispersion strengthened (ODS) austenitic steel that has been recently developed. ODS materials have a small concentration of nano oxide particles dispersed in their matrix, and typically have higher strength and better extreme temperature creep resistance characteristics than ordinary steels. However, no ODS materials have ever been installed in a commercial power reactor to date. Being a newer research material, there are many unanswered phenomena that need to be addressed regarding the performance under irradiation. Furthermore, due to the ODS material traditionally needing to follow a powder metallurgy fabrication route, there are many processing parameters that need to be optimized before achieving a nuclear grade material specification. In this Master’s thesis we explore the development of a novel ODS processing technology conducted in Beijing, China, to produce solutionized bulk ODS samples with ~97% theoretical density. This is done using relatively low temperatures and ultra high pressure (UHP) equipment, to compact the mechanically alloyed (MA) steel powder into bulk samples without any thermal phase change influence or oxide precipitation. By having solutionized bulk ODS samples, transmission electron microscopy (TEM) observation of nano oxide precipitation within the steel material can be studied by applying post heat treatments. These types of samples will be very useful to the science and engineering community, to answer questions regarding material powder compacting, oxide synthesis, and performance. Subsequent analysis performed at Queen’s University included X-ray diffraction (XRD) and inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES). Additional TEM in-situ 1MeV Kr2+ irradiation experiments coupled with energy dispersive X-ray (EDX) techniques, were also performed on large (200nm+) non-stoichiometric oxides embedded within the austenite steel grains, in an attempt to quantify the elemental compositional changes during high temperature (520oC) heavy ion irradiation.