CENTRO DE ENGENHARIA NUCLEAR CEN RGI-IPN

Transcrição

1 7.5.1 Atividades Desenvolvidas O Centro de Engenharia Nuclear congrega profissionais, entre mestres e doutores, com experiência estabelecida em tecnologia nuclear e ampla capacitação para desenvolver pesquisas básica e aplicada, atividades de ensino e prestação de serviços tecnológicos para instalações energéticas e nucleares. Dentro de sua estrutura, também encontra-se o Reator IPEN-MB/01, reator nuclear concebido por pesquisadores do ipen em parceria com a Marinha do Brasil, que permite a simulação de todas as características nucleares de um reator de grande porte, porém, em escala reduzida. Conhecido como Unidade Crítica, foi projetado para operar a uma potência máxima de 100 W. Análise de Segurança, Desempenho de Combustíveis Nucleares, Monitoração e Diagnóstico de Sistemas e Equipamentos, e Avaliação de Integridade Estrutural são algumas das principais linhas de pesquisa deste Centro. Com apoio da Agência Internacional de Energia Atômica, sua equipe vem executando projetos de relevância, tais como: o Monitoring and Diagnosis of Nuclear Reactors, visando a capacitação, montagem de bancadas experimentais e desenvolvimentos na área de monitoração e diagnóstico de componentes e sistemas nucleares, o Safety Significance of Postulated Initiating Events for Different Research Reactor Types and Assessment of Analytical Tools, cobrindo o estudo de cenários de acidentes para diferentes tipos de reatores de pesquisa e o uso de programas computacionais para a simulação dos eventos, e o Research Spent Fuel Characterization, para determinação de queima, inspeção e opções de armazenamento de combustíveis irradiados. Além das atividades de pesquisa, o Centro de Engenharia Nuclear também fornece serviços certificados pela norma ISO 9001:2000 e principalmente relacionados ao projeto, operação, envelhecimento de componentes, inspeção em serviço e segurança, sendo a Eletronuclear, que opera as Usinas Nucleares de Angra I e Angra II, e a Petrobrás Energia, seus principais clientes Reator IPEN-MB/01 O reator IPEN/MB-01 foi projetado e construído de forma a atender aos critérios recomendados nas referências CNEN-NE 1.04 e na publicação Safety Series n o 35 da Agência Internacional de Energia Atômica (IAEA). A instalação foi desenvolvida utilizando-se parcialmente do Guia de Projeto BNL I. É um reator tipo tanque, moderado a água leve com uma potência de 100 watts. Esta unidade crítica é utilizada em experimentos de interesse a área de física de reatores no que tange a simulação neutrônica de núcleos moderados a água leve. Para operar a baixos níveis de potência, a queima de combustível bem como a geração de calor no núcleo do reator podem ser consideradas desprezíveis e o valor de fluxo de nêutrons no núcleo do reator ao nível de potência de 100 W é da ordem de 1,0E+09 n/cm 2.s. O reator IPEN/MB-01 compõe-se de 3 edifícios e um anexo: Célula Crítica, Edifício de Apoio e Edifício Auxiliar e Sistema de Drenagem do Edifício de Apoio, Figuras e No piso térreo da Célula Critica encontram-se a estrutura de suporte do núcleo, contendo o tanque do moderador; o sistema de dosagem de boro, contendo tanque, misturador e 1 de 5

2 aquecedor; as covas para armazenamento de combustíveis; e a ponte rolante. No primeiro subsolo encontram-se bombas, leitos de resina, filtros, aquecedores, válvulas, tanque de estocagem e tubulações e dutos. No segundo subsolo encontram-se a sala da fonte de nêutrons, o tanque de decaimento e o sistema de recirculação de ar da célula crítica. No piso térreo do Edifício de Apoio encontram-se a sala de fontes, a capela de manuseio de material radioativo, a descontaminação, os laboratórios 1 e 2, a sala dos operadores, a antecâmara de acesso à sala de controle e aquisição de dados, a sala de aquisição de dados, a sala de controle, a sala de eletrônica, a sala de eletrotécnica, a oficina, a sala de ar condicionado do edifício de apoio, a copa, os vestiários masculino e feminino, as saídas de emergência da sala de controle e dos laboratórios, a sala da gerência e a entrada do prédio. No primeiro subsolo encontram-se a galeria de cabos e os depósitos 1 e 2. No piso térreo do Edifício Auxiliar encontram-se os compressores de ar, os secadores de ar, o tanque de armazenamento de ar comprimido, a sala de ar condicionado da sala de controle, o sistema de exaustão da célula crítica e os cilindros do sistema fixo de CO 2. No primeiro andar encontram-se as bombas, chillers, o tanque de reserva de água desmineralizada e o sistema de insuflamento da célula crítica. No segundo andar encontram-se a caixa d água e as torres de refrigeração. Sistema de drenagem do Edifício de Apoio (SDEA), encontram-se as bombas e os tanques de retenção e mistura. O inventário dos materiais nucleares e radioativos presentes no reator IPEN/MB-01 são apresentados nas Tabelas e Em outubro de 2002, foram transferidas para o reator IPEN/MB-01, 15 varetas combustíveis visando futura utilização experimental, correspondendo a 3626,49 gramas de urânio, sendo destes 157,74 gamas de 235 U, que foram adicionadas as massas anteriores contabilizadas de ,01 gramas de urânio e 8342,44 gramas de 235 U, respectivamente. 2 de 5

3 Figuras Célula Crítica e Edifício de Apoio Figuras Edifício Auxiliar e Sistema de Drenagem do Edifício de Apoio. Cópias impressas sem a identificação CÓPIA CONTROLADA não são controladas e não devem ser utilizadas com propósito operacional. 3 de 5

4 Tabela Massa de Material Nuclear na Instalação do Reator IPEN/MB-01. Material Massa(g) Elementos Combustíveis U (incluindo 235 U) ,50 Elementos Combustíveis 235 U 8500,18 Pastilhas U nat 6,0 Pastilhas U depletado 1,0 Tabela Fontes Radioativas das Instalações do Reator IPEN/MB-01 Radioisótopo Marca Série Atividade (Bq) Data 133 Ba Amersham 4,07E+05 01/10/ Cs Amersham 4,06E+05 01/10/ Eu IPEN ,33E+04 01/03/ Eu IPEN ,21E+04 01/03/ Hg Amersham 8,18E+05 01/10/ Am Amersham 4,51E+05 01/10/ Mn Amersham 4,49E+05 01/10/ Co Amersham 4,42E+5 01/10/ Co Amersham 4,30E+05 01/10/ Y Amersham 4,25E+05 01/10/ Características Gerais de Segurança O núcleo do reator, conforme podemos visualizar na Figura fica situado dentro do prédio da Célula Crítica, mantida à pressão negativa (-50 a -200 Pa) durante a operação do reator, sendo que as paredes de concreto da célula crítica possuem uma espessura de 1,5 metros. A pressão negativa é um quesito de segurança, pois, em caso de alguma falha de uma vareta combustível, com a subseqüente liberação de produtos de fissão gasosos, o ambiente confinado da Célula Crítica garante que estes permaneçam em seu interior. Para o caso de algum vazamento, a tendência será sempre de que o ar externo penetre o interior da Célula Crítica e não o contrário. A presença de pessoas no interior do prédio da Célula Crítica durante a operação do reator se torna impossível, pois, durante os procedimentos operacionais iniciais, os operadores realizam uma inspeção visual no núcleo antes da criticalização do reator e a seguir fecham a entrada da Célula Crítica. Se alguém inadvertidamente abrir a porta de acesso à Célula Crítica durante o funcionamento do reator, os sistemas de segurança do reator irão cortar o fornecimento de energia aos magnetos das barras de controle e segurança, fazendo com que as mesmas caiam por ação da gravidade no núcleo provocando em menos de 1 segundo o seu desligamento. 4 de 5

5 Da mesma forma, independente das barras, as válvulas de abertura rápida do tanque moderador se abrirão, fazendo com que em menos de 4 segundos não haja água no tanque moderador e com o descobrimento de moderador (água) da região ativa de combustível, em menos de 1 segundo o reator seja também desligado. A proteção radiológica monitora, através de módulos eletrônicos do sistema de monitoração situado na sala de proteção radiológica, Figura 7.5-1, os níveis de radiação em vários pontos do reator durante a operação normal. São 12 monitores de área, tipo Geiger-Müller, 5 de processos e 3 de ar, acompanhando os níveis de radiação ao em toda a instalação, o que possibilita a proteção radiológica, se necessário, alertar os operadores caso haja algum valor sendo excedido ou mesmo desligar o reator através de botoeira existente no painel do sistema de monitoração. Na chaminé de saída de ar da Célula Crítica estão instalados dampers que automaticamente se fecham no caso de falta de energia, queda da pressão negativa da célula crítica dentro dos limites especificados e, também, caso o detector de cintilação, calibrado para a energia do iodo- 131, acuse um nível de contagem acima do valor pré-estabelecido como seguro Parâmetros Críticos Quanto aos Aspectos de Segurança Instalação suscetível a modificações com um sistema de proteção possuidor de flexibilidade necessária para facilitar as experiências nela realizadas. Portanto a segurança da instalação reside basicamente no cumprimento dos procedimentos administrativos com conseqüente potencial a erros humanos. Um dos aspectos a serem considerados na segurança é o desligamento rápido do reator de maneira independente e diversa ou pela introdução de barras de segurança ou remoção de moderador. Outro aspecto a ser considerado é a blindagem da célula crítica, que deve ser suficiente, em caso de se produzir uma excursão de criticalidade devido a máxima inserção de reatividade, de tal forma que a dose não exceda a um valor pré-determinado levando em conta a radiação direta e dispersa. Revisão Elaborado Aprovado Data 00 GT Xx/xx/ de 5