IV Encontro do Projeto Neutrinos Angra

Balanço de Nêutrons e Evolução do Combustível Nuclear

Balanço de Nêutrons e Evolução do Combustível Nuclear

Thiago Junqueira de Castro Bezerra

UNICAMP – IFGW – DRCC

tbezerra@ifi.unicamp.br

UNICAMP - 05 de Dezembro de 2008

Problema

Nêutrons

Evolução

Espectros

IV Encontro do Projeto Neutrinos AngraBalanço de Nêutrons e

Evolução do Combustível NuclearThiago J. C. Bezerra tbezerra@ifi.unicamp.br 05/12/2008

Problema Em um reator nuclear:

Problema

Nêutrons

Evolução

Espectros

IV Encontro do Projeto Neutrinos Angra

Seção de Choque de AbsorçãoProblema

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Balanço de Nêutrons e Evolução do Combustível Nuclear

Problema

Nêutrons

Evolução

Espectros

IV Encontro do Projeto Neutrinos Angra

Volume unitário contendo Nf átomos de material físsil

f Seção de choque de absorção térmica

Fluxo de nêutrons térmicos

1) Nêutrons Rápidos produzidos

fff N

Nêutrons produzidos na fissão por nêutrons térmicos absorvidos

Após a fissão:Nêutrons

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Problema

Nêutrons

Evolução

Espectros

IV Encontro do Projeto Neutrinos Angra

2) Taxa de produção de nêutrons rápidos

fffffffff NNN )1(

Fissão térmicaFissão rápida

Fast-fission factor

Razão entre a produção líquida de nêutrons rápidos pela produção de nêutrons rápidos por fissão térmica

Nêutrons

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Problema

Nêutrons

Evolução

Espectros

IV Encontro do Projeto Neutrinos Angra

3) “Vazamento”

São moderados para energia de ressonância de absorção por material fértil (~keV)

11)1( PNPNN fffffffff

Nêutrons Fission-to-Resonance nonleakage probability

Depende do tamanho do reator e tipo do moderador

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Problema

Nêutrons

Evolução

Espectros

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Nêutrons

4) Ressonância

pPNpPNPN fffffffff 111 )1(

Resonance escape probability

Função das proporções relativas e arranjo físico do moderador e do material fértil

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Problema

Nêutrons

Evolução

Espectros

IV Encontro do Projeto Neutrinos Angra

5) “Vazamento” 2

Nêutrons

21211 )1( pPPNPpPNpPN fffffffff

Resonance-to-thermal nonleakage probability

6) Nêutrons térmicos

21pPPN fff

K

)( fiN ii

ffN

“Vazamento” 3

Absorção por material não físsil

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Problema

Nêutrons

Evolução

Espectros

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Nêutrons

fff N

ffN

fff N)1(

)1( 1PN fff

)1(1 pPN fff

)1( 21 PpPN fff

fff N

1PN fff

pPN fff 1

21pPPN fff

K

)( fiN ii

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Problema

Nêutrons

Evolução

Espectros

IV Encontro do Projeto Neutrinos Angra

Evolução

Evolução do Combustível

Volume unitário de combustível contendo N025 átomos de

U235 e N028 átomos de U238 expostos há um fluxo de

nêutrons térmicos Φ

252525 Ndt

dNU235: eNN 0

2525

)(0t

dtt

U238: Mudança em sua concentração não é considerável

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Problema

Nêutrons

Evolução

Espectros

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Evolução

Pu239:

49491494949

1252525282849

)1(

)1(

NpPN

pPNNdt

dN

Absorção Térmica

U238

Absorção de Ressonância de nêutrons rápidos produzido por U235

Absorção de Ressonância de nêutrons rápidos produzido por Pu239

Absorção Térmica

Pu239

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Problema

Nêutrons

Evolução

Espectros

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Evolução

Pu239:

4921492149 exp)(exp CCCCN

; )1(

; 2549

252525

49

2828 121

pPN

CN

Ci

)1( 1 149 pP

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Problema

Nêutrons

Evolução

Espectros

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Evolução

Pu240:

4040

49

49494940

1N

N

dt

dN

40

492540

exp)(

expexp

543

543

CCC

CCCN

; 1

)1( ;

1 4025492549

4949252525

4940

492828 143

pPN

CN

Ci

;

4049

2425

2424

49 435

CC

C

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Problema

Nêutrons

Evolução

Espectros

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Evolução

Pu241:

4141404041 NNdt

dN

4140

492541

exp)(exp

expexp

98769

876

CCCCC

CCCN

;; ; 4149

40

4125

40

41

49 584736

CCCCCC

4140

40

)( 5439

CCCC

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Nêutrons

Evolução

Espectros

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Evolução

Sódio-Grafite-Urânio

269 dias

ε : 1,027

P1 : 0,964

p : 0,800

P2 : 0,980

31.800kg U238

308kg U235

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Problema

Nêutrons

Evolução

Espectros

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Evolução do Combustível

Para que saber?

Fissão dos Isótopos

U238, U235, Pu239 e Pu241:

Emissão de e

Espectros

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Nêutrons

Evolução

Espectros

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Evolução do Combustível

Espectros

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