Estudo do escoamento e transferência de calor em um sistema pneumático de irradiação de amostras
Marcelo Teruo Oguma1; Marcos de Mattos Pimenta1
1 Universidade de São Paulo
doi:10.20906/CPS/CON-2016-0147
Resumo
Sistemas pneumáticos de irradiação são instalações utilizadas em reatores nucleares de pesquisa. Sua função principal é de prover um meio rápido de envio de materiais provenientes de laboratórios para a irradiação em posições localizadas nas proximidades do núcleo do reator. Durante sua utilização, cápsulas contendo os materiais de estudo são enviadas por meio de tubulações utilizando um fluido propulsor gasoso. Ao chegar à posição desejada, a cápsula sofre exposição à radiação proveniente do reator possibilitando as transformações do material alocado em seu interior, porém como conseqüência da exposição também ocorre seu aquecimento térmico pela sua interação com os subprodutos da fissão nuclear. Este trabalho estudou de forma numérica, utilizando a dinâmica dos fluidos computacional (CFD) e experimental, por meio de uma bancada de ensaios, o escoamento e transferência de calor durante o processo de irradiação. Os resultados encontrados demonstraram um aquecimento significativo para tempos de irradiação na ordem de 1 minuto considerando uma taxa de geração de calor constante de 5W/g, provocando a elevação da temperatura da cápsula a valores críticos, próximos à temperatura de fusão, para materiais de fabricação das cápsulas comumente utilizados como o polietileno de alta densidade (PEAD). Além disso, foram levantados os campos de velocidade, pressão e temperatura para o fluido propulsor e água de resfriamento no interior do tubo de irradiação que abriga a cápsula durante sua irradiação.
Palavras-chave: Transporte Pneumático; Sistemas de Irradiação; Reatores de Pesquisa; CFD