Estudio de la transferencia de calor en haces de barras verticalesaplicación a contenedores de almacenamiento de combustible nuclear gastado

Laburpena

El objetivo de la presente tesis doctoral es estudiar y simular la transferencia de calor en el interiro de la cavidad central de contenedores utilizados para el almacenamiento y transporte de combustible nuclear gastado. Se emplea un sistema experimental constituido por un haz de barras generadoras de calor y una carcas exterior. Se ha desarrollado un modelo matemático que permite cuantificar la transferencia de calor por convección natural en el interior del sistema predecir su temperatura máxima, teniendo en cuenta los diferentes aspectos geométricos del haz de barras y de la carcasa, la tasa de generación de calor, la presencia de elementos distorsionantes del flujo térmico, como rejillas el valor de la temperatura en la carcasa. Se han obtenido correlaciones que pueden ser aplicadas, para el intervalo de condiciones de operaciónestudiado, a un conjunto de barras verticales con generación interna de calor. Las correlaciones incluyen los números de Nusselt y Rauyleigh y parámetros adiminsionales de tipo geométrico del sistema. La expresión general es una ecuación de tipo exponencial, Nux= cte (Rax). El exponente n depende únicamente de la geometría de la carcasa y tiene un valor de 0,248 para carcasa cilíndrica y 0,296 para casrcasa cuadrada. La constante de la correlación depende de los parámetros geométricos del haz (posición de barra, hueco anular entre haz y carcasa, espaciado entre barras y número de barras) y del tipo de geometría de rejilla situada en la base inferior del sistema. La principal aplicación de las correlaciones es predecir la temperatura máxima en el interior del haz de barras. Puede ser obtenida a partir del número de Nussetl, del caudal de calor neto total transferido por convección, parámetros geométricos del haz y valores de las propiedades termofísicas del aire a la temperatura media entre carcasa y barra central. Una comparación de los valores experimentales de temperatura máxima