Análise neutrônica e de queima de um reator rápido com núcleo móvel bipartido para controle geométrico de reatividade
Este trabalho investiga o comportamento neutrônico e a evolução da queima de um
conceito de microreator nuclear rápido baseado em núcleo móvel bipartido, no qual o
controle de reatividade é realizado por meio de variações geométricas. Diferentemente
das abordagens convencionais, baseadas predominantemente na inserção de materiais
absorvedores de nêutrons, a proposta explora a modulação da fuga de nêutrons e do
acoplamento neutrônico entre regiões do núcleo como mecanismo primário de controle,
atuando diretamente sobre o balanço entre produção, absorção e perdas. A motivação
deste estudo está associada às limitações dos sistemas tradicionais, que introduzem perdas
neutrônicas parasíticas e impactam a eficiência global do combustível, especialmente em
reatores de espectro rápido. Nesse contexto, o controle geométrico apresenta-se como
uma alternativa promissora para aumento da economia de nêutrons, melhoria da taxa
de conversão e simplificação de sistemas ativos, aspectos particularmente relevantes no
desenvolvimento de microreatores e sistemas modulares com elevada autonomia operacional.
A metodologia adotada baseia-se em simulações de transporte de nêutrons por método
de Monte Carlo, acopladas a análises de queima e evolução isotópica ao longo do ciclo de
operação. Foram avaliadas diferentes configurações geométricas do núcleo, considerando
deslocamentos relativos entre regiões ativas. Adicionalmente, foi conduzida uma análise
termo-hidráulica simplificada, com o objetivo de verificar a coerência física e a viabilidade do
conceito proposto. Os resultados indicam que o modelo com núcleo móvel bipartido é capaz
de manter o fator de multiplicação efetivo próximo à condição de criticalidade ao longo de
períodos mais extensos de operação, quando comparado a configurações equivalentes com
núcleo fixo. Observa-se, ainda, melhoria na utilização do combustível, aumento da taxa de
conversão e modificações relevantes no inventário isotópico, evidenciando maior eficiência
no aproveitamento do material fértil e redução das perdas neutrônicas. Conclui-se que
o controle geométrico de reatividade apresenta potencial significativo como alternativa
ou complemento aos métodos convencionais, contribuindo para o desenvolvimento de
microreatores mais compactos, eficientes e com maior autonomia operacional, além de
representar uma abordagem inovadora ao tratar a geometria como variável ativa no controle
do sistema.