Questões de Concurso sobre Análise Termofluidodinâmica De Reatores Nucleares (Termohidráulica)

Sabe-se que o número de Nusselt para transferência de calor laminar em um tubo circular é 48/11.

Para um tubo com raio de 5 cm e um fluido com condutividade térmica de 0,5 W m^-1 K^-1, o coeficiente de transferência de calor convectiva entre o fluido e o tubo, em W m^-2 K^-1, é

A distribuição de temperatura $T(r)$ no interior do recipiente em termos de ${\dot{q}}_0$, $r_0$, da condutividade térmica $k$ dos rejeitos radioativos e das constantes de integração $C_1$ e $C_2$ é apresentada em:

Um reator fictício opera com uma saída térmica de 4000MW, contendo 300 elementos de 16x16 de altura igual a 4m. A dimensão lateral dos elementos é de 200 mm. Sabendo que um total de 95% da potência é depositado no combustível e que cada elemento tem 230 varetas úteis, o valor médio da taxa linear de geração de calor aproximada por vareta neste caso, em kW/m, é:

Dado: $\pi$ = 3

Considere um escoamento laminar estacionário e plenamente desenvolvido de um fluido newtoniano, incompressível e de viscosidade constante em um tubo reto e liso, com seção transversal circular, com raio interno R e comprimento L. A velocidade média do escoamento é V_m, e a viscosidade do fluido é µ.

A queda de pressão Δp do fluido através do tubo é

Uma esfera tem raio R, massa específica ρ, calor específico c_p e condutividade térmica k. A temperatura média inicial da esfera é T₀. No instante t = 0, a esfera é imersa em um fluido refrigerante, com temperatura constante T_a.

O coeficiente de transferência de calor convectiva entre a esfera e o fluido é h.

Para número de Biot (h R/k) pequeno, a evolução temporal da temperatura média da esfera é dada por T(t)=T_a +(T₀ -T_a)e^-t/τ , onde a constante de tempo τ é dada por

Considere a condução de calor estacionária e unidimensional em uma esfera combustível com raio R_fo, condutividade térmica constante k_f e taxa volumétrica de geração e calor q''' uniforme.

Com a temperatura na superfície da esfera T_fo conhecida, a distribuição de temperatura na esfera é dada por

A potência térmica de um reator PWR é 2420 MW. No reator, há 121 elementos combustíveis (ECs). O comprimento ativo do núcleo do reator é 4 m. A largura dos elementos combustíveis é 200 mm.

Nesse contexto, a densidade de potência desse PWR é

O fator de pico de potência, f_p, em um reator nuclear, é de extrema importância na análise térmica do núcleo. Esse fator é definido pela razão entre a potência máxima e a potência média do núcleo do reator. Para um reator Slab homogêneo de dimensão a, cujos nêutrons se movem a uma única velocidade, o fluxo de nêutrons é:

$ø$(x) = $ø$₀ cos $\left(\frac{\pi x}{a}\right)$

Nesse caso, o fator de pico de potência é dado por

Em determinado experimento, foi verificado que determinado corpo A, em contato com um corpo B, teve um resfriamento de 50 K. Considerando que a temperatura inicial do corpo A era igual a 170 K, a temperatura final alcançada pelo corpo A, em graus Celsius, foi de: