Autor: Marco Paulsen Rodrigues (Currículo Lattes)
Resumo
Neste trabalho será apresentada uma abordagem para a solução das equações de transporte de nêutrons unidimensional, em geometria Cartesiana, com espalhamento iso-trópico e anisotrópico linear, por meio do Método de Ordenadas Discretas Analítico (Método ADO). Para tanto, será estudada uma classe de problemas em meios homogêneos e heterogêneos, em regime estacionário e fontes de nêutrons constantes localizadas dentro e no contorno do domínio de interesse. No processo, por conta da discretização angular, a equação integro-diferencial é transformada em um sistema de EDOs, cuja solução homogênea é obtida por meio de um problema de autovalores de ordem reduzida. Para validação do código, do método e fornecimento de resultados benchmark, uma série de problemas testes, com aplicação potencial em física nuclear, serão tratados. Uma das principais contribuições deste trabalho é o estudo detalhado da influência de propriedades físicas importantes (as seções de choque e o comprimento do domínio) sobre grandezas de interesse (fluxo escalar, albedo, fator de transmissão e fator de desvantagem térmica). Entre as contribuições das discussões dessas análises realçam-se as determinações de que: a influência dos coeficientes de espalhamento isotrópico e anisotrópico torna-se significativamente maior com a magnitude destes; o albedo aumenta com o coeficiente de espalhamento isotrópico e com o comprimento do domínio, enquanto o fator de transmissão diminui; a anisotropia causa uma diminuição do fluxo escalar de nêutrons em regiões próximas as fontes externas ou onde há presença de uma fonte interna, enquanto também acarreta no atenuamento do decaimento de nêutrons nas demais regiões do domínio; o fator de desvantagem diminui com a anisotropia, mas aumenta com o crescimento proporcional das regiões das células; o aumento individual da espessura do combustível ou moderador leva à um crescimento desse fator, mas o comprimento do combustível possui maior influência; células com menores espessuras de combustível em relação ao moderador possuem menor fator de desvantagem; e de que a taxa de decaimento do fator de desvantagem com a redução do moderador não é monotônica para todas as escalas de espessuras dessa região. Os estudos realizados possuem aplicação no estudo de reatores nucleares, envolvendo desta maneira usinas nucleares próximas à costa de grandes volumes de água, e submarinos ou navios com sistema de propulsão nuclear. Consequentemente, este trabalho encaixa-se na área de engenharia oceânica.