Modelagem matemática integral de sistemas de separação isotópica.

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Paula, Renata Ramos Rodrigues de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Cascade; Cascatas; Centrífuga; Centrifuge; Isotope separation; Modelling; Modelos matemáticos; Separação isotópica
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-11052022-131637/

Segundo a World Nuclear Association, atualmente 100% do enriquecimento de combustível nuclear para fins comerciais ocorre em centrífugas a gás (World Nuclear Association 2020), que são agrupadas em série e paralelo num equipamento chamado de \"cascata\". A modelagem matemática clássica de cascatas, segundo a literatura (Villani 1979; Portoghese 2002), utiliza hipóteses simplificadoras de modo a diminuir o número de variáveis calculadas e obter um algoritmo de rápida resolução. Entre elas está a hipótese de centrífugas operando de forma semelhante dentro de um mesmo estágio. Dependendo do projeto e das condições operatórias da cascata, esta hipótese pode não ser consistente com a realidade, provocando desvios significativos entre variáveis calculadas e experimentais. Este estudo propõe um modelo matemático robusto que inclui os cálculos de condições operatórias e desempenho de centrífugas ao longo de cada estágio e, portanto, é capaz de fornecer resultados precisos em casos não contemplados pelas hipóteses do modelo clássico. Através do modelo proposto, foi possível obter mapas completos das variáveis ao longo da tubulação e fornecer informações não contempladas pelo modelo clássico. Estas informações permitem conhecimento profundo do processo sem o custo da instalação de sensores adicionais. O modelo proposto permitiu também verificar da dependência da queda de pressão e do poder separativo de um estágio com o número de centrífugas que o compõe. Através desta análise, foi possível entender como estágios longos podem impactar o desempenho separativo total de uma cascata.