Estudio experimental de la formación y ruptura de burbujas en lechos de agua

Resumen

El campo de aplicación de esta Tesis Doctoral es la evaluación de los factores de descontaminación asociados a la retención de los aerosoles radiactivos, en el agua contenida en la piscina de supresión de los reactores nucleares de agua en ebullición, BWR, en caso de accidente con daño al núcleo o accidente severo. En concreto, esta Tesis se dedica al estudio experimental del proceso de ruptura de las burbujas generadas al inyectar un gas a través de un lecho de agua, por ser éste uno de los fenómenos hidrodinámicos que más influyen sobre el factor de descontaminación. Los experimentos se han realizado en condiciones representativas, partiendo del estudio de la formación de las burbujas, lo que ha permitido determinar la influencia del diámetro del orificio de inyección, caudal de aire inyectado y altura de agua contenida en el tanque, sobre el tamaño de burbuja generada. Experimentalmente se ha observado que el factor de mayor influencia es el caudal de aire inyectado. Para evaluar con precisión la influencia relativa de estos factores, se ha recurrido al análisis de la varianza, que ha permitido confirmar que éste es el factor de mayor influencia, seguido del diámetro del orificio de inyección. La influencia de la altura de agua contenida en el tanque, sobre el tamaño de burbuja, es despreciable. Así mismo, se ha estudiado el proceso de ruptura de las burbujas. Las observaciones experimentales permiten afirmar que una burbuja se rompe no sólo cuando tiene un tamaño crítico, sino cuando alcanza un determinado grado de deformación. El proceso de ruptura es binario, siendo los tamaños de las burbujas hijas generalmente muy diferentes. Este fenómeno se puede producir en cadena; experimentalmente se han observado burbujas hijas de hasta la octava generación. Se ha desarrollado un modelo estocástico de formación y ruptura de burbujas, basado en los resultados experimentales, que permite calcular la probabilidad de ruptura de las burb