Tesis:
Técnicas de análisis para la vigilancia y monitorización del ruido neutrónico en centrales nucleares
- Autor: TORRES DELGADO, Luis Alejandro
- Título: Técnicas de análisis para la vigilancia y monitorización del ruido neutrónico en centrales nucleares
- Fecha: 2023
- Materia:
- Escuela: E.T.S.I. DE MINAS Y ENERGÍA
- Departamentos: ENERGIA Y COMBUSTIBLES
- Acceso electrónico: https://oa.upm.es/72517/
- Director/a 1º: MONTALVO MARTÍN, Cristina
- Director/a 2º: GARCÍA BERROCAL SÁNCHEZ, Agustín
- Resumen: Los reactores nucleares son sistemas inherentemente estocásticos, donde los parámetros neutrónicos y termohidráulicos fluctúan en torno a sus valores medios incluso en régimen estacionario de operación. Además, los componentes estructurales y mecánicos como los elementos combustibles y la vasija del reactor vibran constantemente debido a las fuerzas hidráulicas producidas por el flujo del refrigerante. La aleatoriedad de estas excitaciones produce constantemente fluctuaciones en la población neutrónica que conocemos como ruido neutrónico. Aunque de carácter estocástico, estas señales poseen información valiosa sobre los fenómenos que tienen lugar en el reactor.
La presente tesis pretende mejorar la comprensión del ruido neutrónico en reactores nucleares comerciales, principalmente en reactores de agua a presión. Para lo cual se estudian las características espectrales del ruido neutrónico y la identificación de los principales fenómenos detrás de cada una. Así también se persigue el desarrollo de técnicas innovadoras que permitan análisis más eficientes y una mejor caracterización del fenómeno.
Para el desarrollo de la investigación se ha empleado datos de planta procedentes de diversos reactores nucleares de agua a presión y en ebullición, aunque principalmente de agua a presión. Así mismo en diversos estudios se emplean simulaciones avanzadas. La implementación de técnicas de análisis de ruido sobre estos datos ha permitido obtener una amplia experiencia en el desarrollo de metodologías de análisis, así como un entendimiento de las características del ruido neutrónico. Además, la experiencia adquirida permitió investigar la implementación innovadora de técnicas procedentes del Análisis Modal Operacional sobre señales de ruido neutrónico con resultados prometedores.
ABSTRACT
Nuclear reactors are inherently stochastic systems, where the neutron and thermohydraulic parameters fluctuate around their mean values even in a steady state of operation. In addition, structural and mechanical components such as fuel elements and the reactor vessel constantly vibrate due to the hydraulic forces produced by the flow of coolant. The randomness of these excitations constantly produces fluctuations in the neutron population that we know as neutron noise. Although of a stochastic nature, these signals have valuable information about the phenomena that take place in the reactor.
This thesis aims to improve the understanding of neutron noise in commercial nuclear reactors, mainly pressurized water reactors. For which the spectral characteristics of neutron noise and the identification of the main phenomena behind each one are studied. Likewise, the development of innovative techniques that allow more efficient analysis and a better characterization of the phenomenon are also pursued.
For the development of the research, real data from various pressurized and boiling water nuclear reactors have been used, although mainly pressurized water. Likewise, in various studies advanced simulations are used. The implementation of noise analysis techniques on these data has allowed us to obtain extensive experience in the development of analysis methodologies, as well as an understanding of the characteristics of neutron noise. In addition, the experience gained allowed investigating the innovative implementation of techniques from Operational Modal Analysis on neutron noise signals with promising results.