ANÁLISIS DE REACTORES Y CICLOS DE COMBUSTIBLE NUCLEAR

ANÁLISIS DE REACTORES Y CICLOS DE ANÁLISIS DE REACTORES Y CICLOS DE

COMBUSTIBLE NUCLEARCOMBUSTIBLE NUCLEAR

Juan Luis François

FISION NUCLEAR

Neutrón

Núcleo U-235

Productos de fisión

Neutrones libres

Energía calorífica

AGUA PURAMODERADOR DE LA VELOCIDAD DE LOS NEUTRONES

REACCION EN CADENAAUTOSOSTENIDA

1cm

1cm

Pastilla de Uranio

Ensamble de combustible

Corte delTubo de Zircaloy 2

BARRAS DE CONTROLENSAMBLE DE COMBUSTIBLE

NEUTRONES FISIONANDO U235

Descripción del Reactor Nuclear

1. Boquilla de salida de vapor.2. Secador de vapor.3. Separador de vapor.4. Llegada de agua de

alimentación.5. Líneas de agua de

recirculación.6. Ensambles de combustible.7. Barra de control.8. Mecanismos de barra de

control.9. Canales para

instrumentación nuclear.

REACTOR

TURBINA-GENERADOR

BOMBAS

CONDENSADOR

AGUA DE MAR

A LA RED NACIONA

L

MSR

HP LP1 LP2 GCCCC

CCCC

22 / 400 Kv

Programas de Cómputo

HELIOS

Física de Celdas

HERMESBase de Datos

ORIONVisualizador Gráfico

AURORAPre-procesador

ZENITHPost-procesador

CM-PRESTOSimulador estático

Sistema para el diseño de patrones

de barras

de control basado en lógica difusa

• Desarrollo de metodologías para el análisis y diseño de ensambles y de recargas de combustible nuclear

Principales Actividades

Diseño y optimización

de combustiblebasado en búsqueda

tabú 7.5

8.5

9.5

10.5

11.5

12.5

13.5

14.5

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

Solution Number

Obj

ecti

ve F

unct

ion

3.9

3.95

4

4.05

4.1

4.15

4.2

Enr

ichm

ent %

All Current Best Best_Enrichment

BWR fuel optimization: Genetic algorithms, tabu search, etc.BWR fuel optimization: Genetic algorithms, tabu search, etc.

• Optimización de combustible de BWR: Algoritmos genéticos, búsqueda tabú, etc.



Diseño de

un ensamble

avanzado

de torio y

uranio

Análisis y diseño combustibles nucleares avanzados:U-Pu, U-Th, IMF


Diseño y análisis de reactores avanzados: GT-MHR, TWR, MSR, SCWR, Híbrido Fusión-Fisión.

1. Helium 2. Steel 3. Fuel outer ring 4. Fuel central ring 5. Fuel inner ring 1

2 3

4 5 1

GT-MHR

Diseño del núcleo con bajo

contenido de grafito

Figure 3

Modelo

Monte Carlo

Ciclo de Combustible Nuclear

Cría de combustible

Trasmutación

Plasma

Núcleo

Fusion fision transmutation system, FFTS

Compact fusion neutron source, CFNS

Reactor Híbrido Fusión-Fisión

Simulación con MCNPX (vista lateral)

Balance de masas

Combustible: MOX

Combustible: IMFCombustible: IMF

Producción de “hidrógeno nuclear”


Producción de “hidrógeno nuclear”: S-I, HTE, VHTR Análisis de ciclo de vida, costos, seguridad, optimización

energética, análisis neutrónico.

c

Sección II Sección III

Método S-I

Simulación con Aspen

ObjetivoCronograma

Avance

Resultados simulaciones: Helio.

AvanceAvance

Escenario: Liberación horizontal. Orificio de 8 pulg. de

diámetro. T = 900 ºC, P = 4 bar

Escenario: Liberación horizontal. Orificio de 40 pulg. de

diámetro. T = 900 ºC, P = 4 bar Datos de descarga Concentración nube Datos de descarga Concentración nube T final = 236.04ºC Vel. Final = 500 m/s Flujo másico = 3.983 kg/s Duración de la lib. = 251.1 s P salida = 1.66 bar T salida = 319.66ºC Cd = 0.74 Radio de expansión = 0.09 m

No se reportan distancias que alcancen la concentración de 25% de Helio

T final = 236.04ºC Vel. Final = 500 m/s Flujo másico = 99.6 kg/s Duración de la lib. = 10.04 s P salida = 1.66 bar T salida = 379.66ºC Cd = 0.74 Radio de expansión = 0.45 m

Par climático: 5 / D Conc. 25% He = 24.37 m

Comparison with other studies for hydrogen productionComparison with other studies for hydrogen productionComparison with other studies for hydrogen productionComparison with other studies for hydrogen production

• Tesis de licenciatura

• Tesis de maestría

• Tesis de doctorado

• Estancias posdoctorales

• Servicio social

• Cursos: Fundamentos de Ingeniería Nuclear, Análisis de Reactores Nucleares, Administración de Combustible Nuclear, Proyecto de Investigación

• Proyectos de investigación: CONACyT, PAPIIT-UNAM

• Proyectos de vinculación: CNSNS, CFE

• Participación en congresos nacionales e internacionales

• Publicaciones en revistas internacionales y nacionales

• Conferencias de divulgación

Productos y otras actividades

Participación de estudiantes

Martín López Sánchez1

Antonio Tavares Mancillas1

Linda Avendaño Franco1

Mario González Ordaz1

Sara M. Malfavón Martínez1

Hermilo Hernández Noyola1, 4

Alain Flores y Flores1,4

Ivonne Oropeza Camargo1,4

Roberto Carmona Hernández1,4

Noé Vargas Ramírez1

Mauricio García Valdez1

Karla Olguín Hernández1

Enrique Ortega Valencia4

Jorge Zertuche Rodríguez4

José Luis Hernández Martínez4

Alejandro Núñez Carrera5

Rafael Guzmán Arriaga5

1 Titulado (L) 2 Proceso (L) 3 Proceso (M) 4 Graduado (M) 5 Graduado (D) 6 Proceso (D) 7 Posdoctorado 8 Desarrollo de software

Cuauhtémoc Solórzano Santana1,3

Carlos Ortiz Rentería1

Ricardo Reyes Ramírez5

Juan José Dorantes Cortés4

Daniel Castro Uriegas1

Angélica López Gómez1,3

Faviola García Barrón4

Rodrigo Guadarrama Lara3

Dionisio Telésforo Reyes5

Alejandra Barragán Martínez1,6

Roberto C. López Solis4,6

Alexander Mendoza Acosta4,6

Teresa Ruiz Sánchez6

Mario R. Giraldi Díaz7

Guillermo Bastida Ortiz2

Eduardo de las Peñas Rincón2

Miguel Ángel Palomera Pérez8

Gracias por su atención

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