Improvements on the simulation of a TRIGA MARK II nuclear reactor with RELAP5 thermal-hydraulic code

This thesis work proposes a new approach to the simulation of the LENA TRIGA MARK II reactor in Pavia with the System Thermal Hydraulic code RELAP5/MOD3. Chapter 1 offers a presentation of the main characteristic of the current release of the STH code along with a description of the main systems of the research nuclear reactor in its current configuration. In Chapter 2 the discretization logic adopted for the reactor main pool system is proposed. Limits and advantages to the nodalization of the facility that arise from the adoption of System core RELAP5 for the simulations are evidenced. Chapter 3 propose an analysis of the result of the numerical computations for all the different simulations considered. Both results for the adiabatic system and the steady state of operation at nominal power (250kW) are reported. The focus of the work is oriented to the investigation of the mass flow rate that develops in the active region of the core and its dependency from other parameters of the system, for example, the coolant bulk temperature in the main pool and the temperature excursion measured on the fuel elements. The results highlight the advantages and limitations of this kind of approach to the simulation of a pool-type water reactor with STH RELAP5.

Questo lavoro di tesi propone un nuovo approccio alla simulazione del reattore LENA TRIGA MARK II di Pavia con il codice di sistema termoidraulico RELAP5 / MOD3. Il capitolo 1 offre una presentazione delle principali caratteristiche dell'attuale versione del codice STH insieme a una descrizione dei principali sistemi del reattore nucleare di ricerca nella sua attuale configurazione. Nel capitolo 2 viene proposta la logica di discretizzazione adottata per il sistema della piscina principale del reattore. Sono evidenziati i limiti e i vantaggi della nodalizzazione della struttura che derivano dall'adozione del codice di sistema RELAP5 per le simulazioni. Il capitolo 3 propone un'analisi dei risultati dei calcoli numerici per tutte le diverse simulazioni considerate. Vengono riportati sia i risultati per il sistema adiabatico sia lo stato di funzionamento stazionario alla potenza nominale (250kW). Il focus del lavoro è orientato allo studio della portata massica che si sviluppa nella regione attiva del nucleo e della sua dipendenza da altri parametri del sistema, ad esempio la temperatura del refrigerante nella piscina principale e l'escursione della temperatura misurata sugli elementi di combustibile. I risultati evidenziano i vantaggi e i limiti di questo tipo di approccio alla simulazione di un reattore ad acqua di tipo piscina con STH RELAP5.