anÁlisis de reactores y ciclos de combustible nuclear juan luis françois
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ANÁLISIS DE REACTORES Y CICLOS DE ANÁLISIS DE REACTORES Y CICLOS DE
COMBUSTIBLE NUCLEARCOMBUSTIBLE NUCLEAR
Juan Luis François
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FISION NUCLEAR
Neutrón
Núcleo U-235
Productos de fisión
Neutrones libres
Energía calorífica
AGUA PURAMODERADOR DE LA VELOCIDAD DE LOS NEUTRONES
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REACCION EN CADENAAUTOSOSTENIDA
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1cm
1cm
Pastilla de Uranio
Ensamble de combustible
Corte delTubo de Zircaloy 2
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BARRAS DE CONTROLENSAMBLE DE COMBUSTIBLE
NEUTRONES FISIONANDO U235
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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.
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REACTOR
TURBINA-GENERADOR
BOMBAS
CONDENSADOR
AGUA DE MAR
A LA RED NACIONA
L
MSR
HP LP1 LP2 GCCCC
CCCC
22 / 400 Kv
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Programas de Cómputo
HELIOS
Física de Celdas
HERMESBase de Datos
ORIONVisualizador Gráfico
AURORAPre-procesador
ZENITHPost-procesador
CM-PRESTOSimulador estático
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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
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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.
Principales Actividades
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Principales Actividades
Diseño de
un ensamble
avanzado
de torio y
uranio
Análisis y diseño combustibles nucleares avanzados:U-Pu, U-Th, IMF
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Principales Actividades
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
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Ciclo de Combustible Nuclear
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Cría de combustible
Trasmutación
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Plasma
Núcleo
Fusion fision transmutation system, FFTS
Compact fusion neutron source, CFNS
Reactor Híbrido Fusión-Fisión
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Simulación con MCNPX (vista lateral)
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Balance de masas
Combustible: MOX
Combustible: IMFCombustible: IMF
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Producción de “hidrógeno nuclear”
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Principales Actividades
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
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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
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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
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• 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
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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
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Gracias por su atención
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