MODELLAZIONE DI UN CONDENSATORE CON IL CODICE CATHARE

Il codice di calcolo CATHARE è utilizzato da diversi decenni per la modellizzazione dei circuiti primari dei reattori ad acqua pressurizzata. L’obbiettivo di questo lavoro è indagare l’idoneità del codice nel descrivere il comportamento del circuito secondario, cioè quello a vapore, ed in particolare del suo elemento più critico, il condensatore, a causa della bassa pressione che ivi regna. I modelli di condensazione di CATHARE non prevedono lo scambio termico esterno tra flussi trasversali. Una ricerca bibliografica ha permesso l’individuazione dei modelli di condensazione più idonei e affini alla geometria interessata. Inoltre, sono stati individuati i modelli per descrivere il fenomeno dell’inondazione. Dopo aver scelto un condensatore reale di riferimento, viene costruito un modello uni-dimensionale con geometria a tubo coassiale, dove il tubo esterno modellizza la calandra e quello interno il tubo equivalente. I risultati della simulazione mostrano una sovra estimazione della potenza termica scambiata pari a 637 MW contro i 511 MW del caso reale. Considerando nel flusso di vapore la presenza dei gas incondensabili, come aria, in concentrazione pari all’1% della frazione massica, la potenza termica totale scende a 562 MW. I modelli di condensazione di CATHARE non prevedono lo scambio termico esterno tra flussi trasversali. Una simulazione è condotta implementando nel codice C++ di CATHARE uno dei modelli di condensazione trovati in letteratura. I risultati della simulazione con il nuovo modello mostrano un aumento della potenza termica scambiata a 690 MW a causa della cattiva modellizzazione del flusso trasversale, limite del modello uni-dimensionale. Un modello tri-dimensionale è costruito, dove la calandra è rappresentata questa volta da un parallelepipedo. La potenza termica scambiata rimane pressoché invariata al caso uni-dimensionale ma cambia la modalità di trasmissione di calore lungo la direzione dei tubi. In conclusione, per poter stimare più precisamente la potenza termica totale scambiata nel condensatore è indispensabile considerare i flussi trasversali e quindi il modello 3D è più idoneo. Inoltre, con il modello 3D è possibile utilizzare un approccio multi uni-dimensionale lato tubo per prendere in considerazione il fenomeno dell’inondazione.