Simulación de la Gestión de Combustible de Embalse con Selección Automática de Canales

Abstract

El reactor de la Central Nuclear Embalse (CNE) utiliza uranio natural como combustible y agua pesada como moderador y refrigerante. La operación de este tipo de reactores requiere el recambio de combustible en potencia para mantener la reactividad del núcleo. Como resultado de ese proceso las distribuciones de quemado y potencia se van modificando diariamente.
La estrategia de recambio de combustibles usada puede analizarse desde dos perspectivas. La primera consiste en estudiar el estado promediado en el tiempo del núcleo (método Time Average). Esa técnica permite analizar el efecto en el quemado de extracción y en la reactividad insertada por elementos de control, por cambios en el tipo de combustible o por otras perturbaciones del núcleo.
Para analizar los efectos locales en la distribución de potencia, sin embargo, es necesario simular explícitamente el proceso de recambio de combustibles. En general, una buena simulación debe demostrar que es posible recambiar todo el núcleo, lo que significa abarcar un período de tiempo equivalente a un año de plena potencia; del orden de 600 recambios.
Esa simulación es una tarea laboriosa ya que requiere la selección de canales para recambiar utilizando criterios bien establecidos, la prueba del recambio, simulando con el programa PUMA y, finalmente, la verificación del cumplimiento de requisitos operacionales (límites de potencia, niveles de controladores zonales, etc). La elección del mejor recambio, muchas veces, debe basarse en la experiencia de la operación.
Normalmente, esta tarea se realiza de forma manual, ocupando al especialista gran cantidad de horas de trabajo.
En este trabajo se desarrolló un programa con capacidad para elegir canales candidatos al recambio y decidir mediante diferentes criterios cuál es el más adecuado para recambiar. Luego, simula el recambio con el programa PUMA y evalúa la nueva condición para verificar que se cumplen los requisitos operacionales.
Este proceso se repite de manera automática, permitiendo la simulación de la gestión de combustibles para períodos más o menos largos de tiempo, siempre que el programa encuentre candidatos que satisfagan los criterios de selección y los requisitos operacionales.
Los criterios utilizados, pueden modificarse de acuerdo a la situación del núcleo y están basados en la experiencia operativa. De alguna manera, intentan suplir el juicio experto del especialista. Una parte importante del trabajo presentado consiste en definir estos criterios.
La aplicación del programa desarrollado ha permitido simular hasta un año de plena potencia, realizando del orden de 600 recambios cumpliendo los requisitos operacionales, sin intervención del usuario, partiendo de diferentes situaciones iniciales. Se observa que, si bien la evolución depende del caso inicial, un ajuste adecuado de los criterios de selección garantiza el éxito de la simulación.