TECNOLOGÍA NUCLEAR FÍSICA REACTORES NUCLEARES EJERCICIOS REACTOR NUCLEAR

1. U T E M FISICA DE REACTORES NUCLEARES
Ejercicio N° 1
E.Mera
1.- Calcule la actividad producida de 4 l Aris, enCi/s, para el espacio anular comprendido
entre la vasija de un reactor nuclear y el blindaje primario, sabiendo que el radio interior
es de 1.5 m, el exterior de 1.8 m y que tiene 3 m de altura. En dicho espacio, el flujo
medio de neutrones térmicos es 5 x 109 n/cm2 s y el aire se desplaza a razón de 0.5 m/s.
Calcule además el retardo que es necesario introducir en la descarga de dicho aire
contaminado a la atmósfera, para que su actividad se haya reducido a la tercera parte.
La fracción volumétrica de argón en el aire seco, en condiciones normales de
temperatura y presión, es 0.93 % y el contenido másico de 4 0 Arig en el argón natural,
99.637 %.
pA r = 0.0018 g/cmJ PA(4 0 Ar,8 ) = 39.9624 g/mol
oa ,h(4 0 Ari8 ) = 0.660 b T,/2 (4 1 Ar1 8 )=1.83h
Sr 5.0
H0
H + 0 * A r 16
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3. 2.- Un reactor ha estado operando a un flujo neutrónico térmico constante <Do durante un
tiempo suficientemente largo, de tal modo que se ha alcanzado el estado de equilibrio.
Suponga que en un cierto instante el reactor se apaga.
Determine:
ü)
iii)
La densidad atómica de l 3 5 Xes4 en el instante de apagado.
El instante tm en horas para el cual la densidad atómica de xenón es máxima,
después que el reactor se ha apagado.
La densidad atómica máxima de l 3 5 Xe5 4 .
If= 0.052116 cm" <D0 = 2.0xl01 3 n/(cm2 xs)
y T,/2 ,[h] 0"ath , [b]
135T
¿53 0.056 6.59 h 7
Xe5 4 0.003 9.17h 2.65xl06
S r i ^ X c o í o ^ ¿q. Xua*a j - t <k^ A/€- ÜSW
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5. 3.- Un reactor PWR, diseño Westinghouse, genera 3411 MWth con una eficiencia del
33.5% y un factor de planta del 80%. Hay 193 elementos combustibles en el núcleo del
reactor y cada elemento contiene 264 barras de combustible. El combustible es uranio
enriquecido al 2.6%, la densidad teórica del UO2, 10.97 g/cm3 y la longitud activa de la
barra de combustible, 3.66 m. La pastilla de combustible tiene un diámetro de 8.2 mm,
13.5 mm de altura y su densidad es 95% de la densidad teórica. La sección eficaz
microscópica térmica efectiva de fisión para el235Ug2 es 350 b.
i) Determine la potencia específica del reactor.
ii) Si el quemado medio de descarga en el equilibrio es 27500 MWd/t, estime el
tiempo de residencia del combustible.
iii) ¿Cuál es el flujo neutrónico térmico medio en el núcleo del reactor?
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2 3 5 u 9 2
238n
U92 O
PM, g/mol 235.0439 238.0508 15.9944
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8. 4.- Considere un reactor infinito constituido por una mezcla homogénea de berilio y
uranio. La razón atómica para los isótopos del uranio es
U"x 993
U
235 i
Calcule las densidades atómicas de 2 3 3 U, 2 3 8 U y berilio requeridas para que el reactor
sea crítico. Suponga v = 2.47 neutrones/fisión y p e ~ 1.
A, g/mol P,
g/cm3
<jf, b <7a, b
2 3 5 u 9 2 235.01139 18.8 579 681
2 3 8 u 9 2 238.0508 18.8 - 2.7
Be 9.0122 1.84 - 0.010
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12. 5.- Una esfera de moderador de radio R sin reflector, contiene fuentes de neutrones
uniformemente distribuidas, las que emiten So [neutrones/cm3 s].
Determine:
i) El flujo neutrónico y la densidad de corriente en el interior de la esfera,
¡i) La densidad de corriente hacia el exterior de la esfera,
iii) La probabilidad de que un neutrón emitido por la fuente no escape de la
esfera.
Desprecie la distancia de extrapolación.
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