Simulación numérica de dinámica de fluidos y mezclado en cabeceras de intercambiadores de calor sodio-aire

El documento presenta los resultados de una simulación numérica para la dinámica de fluidos de sodio y el mezclado en el sistema de tuberías de un intercambiador de calor enfriado por aire (AHX), que es parte del sistema de enfriamiento de emergencia (ECS) de los reactores rápidos de sodio (SFRs). Los flujos no uniformes de sodio en el sistema de tuberías del AHX pueden conducir a la mezcla de flujos de sodio a diferentes temperaturas, fluctuaciones de temperatura y rupturas de tubos. Se encontró, durante la investigación de accidentes que involucraron rupturas en los sistemas de tuberías del AHX del reactor PFR y Phénix, que la falla fue causada por las fluctuaciones de temperatura del metal (Cruickshank y Judd 2005). La simulación numérica utilizó códigos computacionales de tres y una dimensión. Se ha encontrado que los cálculos de la distribución de la tasa de flujo de sodio en el AHX pueden realizarse con una precisión prácticamente aceptable utilizando un código unidimensional. Se han analizado los factores que influyen en la distribución no uniforme de los flujos de sodio en el sistema de tuberías del AHX. Se han realizado cálculos para las distribuciones de flujo de sodio en el AHX y para la mezcla de flujos de sodio a diferentes temperaturas en la cabecera de salida del AHX. Los resultados se presentan a partir del cálculo de la amplitud de las fluctuaciones de sodio cerca de las paredes de la cabecera del AHX. Se ha investigado el efecto del apagado de varios módulos en la distribución no uniforme del flujo y las fluctuaciones de temperatura en el AHX. Se han obtenido aproximaciones de soluciones numéricas para la distribución del flujo de sodio como función del número de módulos apagados.