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Bach. Leonel Máximo Pauro Velásquez lpauro21@gmail

“ Cálculo de Flujo Neutrónico con MCNP5 en el Núcleo 34 del Reactor RP-10 con elementos combustibles tipo placa de U3O8-Al de bajo enriquecimiento ”. Bach. Leonel Máximo Pauro Velásquez lpauro21@gmail.com Grupo de calculo, Análisis y Seguridad - IPEN Asesor: Dr. Javier Solano Salinas.

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  1. “Cálculode Flujo Neutrónico con MCNP5 en el Núcleo 34 del Reactor RP-10 con elementos combustibles tipo placa de U3O8-Al de bajo enriquecimiento” Bach. Leonel Máximo Pauro Velásquez lpauro21@gmail.com Grupo de calculo, Análisis y Seguridad - IPEN Asesor: Dr. Javier Solano Salinas

  2. Objetivo • Verificación y Validación del modelo del RP-10 que se tiene en MCNP5 mediante la comparación de los resultados calculados y medidos de flujo neutrónico en las cajas de irradiación B4, E5 y H4.

  3. Introducción • Fundamento Teórico • Mediciones de Flujo • Cálculo de Flujo Neutrónico • Análisis de Resultados • Conclusiones

  4. El Reactor RP-10

  5. Queremos conocer los FN en estas posiciones:

  6. ¿Para qué conocer Flujos Neutrónicos? • Producción de Radioisótopos • Análisis por Activación Neutrónica • Seguridad del Reactor

  7. Introducción • Fundamento Teórico • Mediciones de Flujo • Cálculo de Flujo Neutrónico • Análisis de Resultados • Conclusiones

  8. 2.1 Secciones Eficaces Probabilidad de que un neutrón del haz colisione con el núcleo y suceda la reacción X: • s: Disp. Elástica • i: Disp. Inelástica • f: Fisión • γ: Captura Radiativa • a: Absorción X

  9. ENDF

  10. Reacción en cadena

  11. 2.2 Espectro de Neutrones en un Reactor

  12. Factor de Multiplicación Reactividad

  13. El Método Monte-Carlo • Es una técnica numérica para calcular probabilidades y otras cantidades relacionadas utilizando secuencias de números (pseudo-) aleatorios. • Ejemplo de generación de números aleatorios: Lo que da: 01,13,69,97,61,93,09,17,21,73,49,37,81,53,89,57,41,33,29,77,01

  14. 2.3 Introducción a MCNP5 Es un programa que se basa en el método Monte Carlo para hacer cálculos de criticidad, flujo neutrónico, entre otros. Es la actual evolución del trabajo realizado por cientificos para el desarrollo de armas nucleares en Los Alamos durante 1940. Se utilizará este programa para futuros cálculos de distribución de flujos, de potencia y otros.

  15. Simulación de la historia de un neutrón • Dispersión del neutrón con producción de un fotón. • Fisión y producción de un nuevo fotón. • Captura del neutrón. • Fuga del neutrón. • Dispersión de fotón. • Fuga del fotón. • Captura del fotón. 3 5 6 4 2 Neutrón incidente. 1 7 Vacío Material Físil

  16. Carácterísticas de MCNP5 • Geometría General 3D: “Geometría Exacta” • Datos Físicos para energía continua. • Varias opciones de código: Tallies, Sources, Variance Reduction. • Se simula de manera análoga a la de conteo experimental de partículas.

  17. Carácterísticas de MCNP5 Neutrones, n: 10-5 eV - 150 MeV Photones, p: 1 KeV – 100 GeV Electrones, e: 1 KeV – 1 GeV Cálculos de una sola partícula: n, p, e Cálculos acoplados: n/p, n/p/e, p/e, e/p

  18. ENTRADA XSDIR MCNP5 MPICH ENDF VI/ ENDF VII SALIDA (FLUJOS)

  19. SALIDA (FRAGMENTO)

  20. Archivo de datos nucleares. • MCNP usa librerías de datos de energías atómicas y nucleares contínuas. • Los datos son evaluaciones del sistema ENDF (Evaluated Nuclear Data File), ACTI, ENDL, EPDL, ACTL y del grupo de Físicos Nucleares T-16 en Los Alamos. • Estos datos son procesados para MCNP por códigos tales como NJOY. • Se pueden encontrar datos de secciones eficaces para 400 distintos núcleos blanco. • Existen alrededor de 836 tablas con datos de interacción neutrónica para aproximadamente 100 diferentes isótopos y elementos.

  21. ENDF/B-VII NJOY XDIRB Rp10b (ACE) MCNP5

  22. Introducción • Fundamento Teórico • Mediciones de Flujo • Cálculo de Flujo Neutrónico • Análisis de Resultados • Conclusiones

  23. PROCEDIMIENTO • Se prepararon las sondas de Au. • Irradiación en el reactor. • Medición de Actividad. • Determinación de flujos por el Formalismo de Westcott

  24. A. PREPARACION DE SONDAS DE Au

  25. Sonda de Au

  26. SONDAS

  27. B. IRRADIACION EN EL REACTOR • Realizada el 16/03/2011 • Inicio: 9:05 am • Fin: 10:05 am • Intensidad de Corriente en la cámara de marcha nro 04, ICM4=60 nA

  28. Posiciones de Irradiación en el Nucleo 34

  29. C. MEDICION DE ACTIVACION DE LAS SONDAS • Se dispusieron las hojuelas activadas una por una en frente del detector. • D=15 cm • Se midieron durante tiempos de 3-5 min. • Los datos se registraron con ayuda del software gammadecay.

  30. Cadena de Medición

  31. FLUJO TERMICO

  32. FLUJO EPITERMICO

  33. Introducción • Fundamento Teórico • Mediciones de Flujo • Cálculo de Flujo Neutrónico • Análisis de Resultados • Conclusiones

  34. Modelo del Núcleo 34

  35. ECN

  36. ECC

  37. Portamuestras

  38. MCNP en paralelo

  39. MCNP en paralelo

  40. Eficiencia de procesamiento

  41. RESULTADOS

  42. FLUJO TERMICO

  43. FLUJO EPITERMICO

  44. Introducción • Fundamento Teórico • Mediciones de Flujo • Cálculo de Flujo Neutrónico • Análisis de Resultados • Conclusiones

  45. EXPERIMENTAL • CALCULADO B4<H4<E5 • Vamos a calcular las siguientes razones, H4/B4 E5/B4

  46. Flujo Térmico

  47. Flujo Epitérmico

  48. COMPARACION DE RESULTADOS • Resultados experimental y teórico en unidades diferentes → Hay que normalizar los valores de flujo.

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