A circulação natural vem sendo um importante tópico de estudo em relação aos sistemas passivos de segurança no resfriamento do núcleo de reatores nucleares, principalmente pelo fato de ter como base a inerência das leis da Física, não dependendo de nenhuma força externa para sua aplicação. O estudo de circuitos experimentais de circulação natural e a simulação numérica com o código RELAP5, em suas diversas modalidades, para análise de transientes e acidentes que podem ocorrer em reatores nucleares têm sido amplamente estudados pela literatura. O presente estudo tem como objetivo estudar a capacidade do código RELAP5/MOD3.3 em reproduzir a fenomenologia da circulação natural em regimes monofásico e bifásico obtida por meio de um circuito de circulação natural (CCN) que se encontra no laboratório de termo-hidráulica do Centro de Engenharia Nuclear (CEENG) do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) em São Paulo. Algumas melhorias foram realizadas no circuito experimental, como a inserção de um medidor de vazão, que mudaram as condições iniciais dos transientes ocorridos no circuito, como um sensor de fração de vazio, onde os dados experimentais da fração de vazio, da vazão, das temperaturas e da pressão são comparados com os resultados da simulação numérica obtida com o código RELAP5/MOD3.3. A modelagem dos dados de entrada (input) do CCN foi feita com uso do pré-processador FastLAP, que possui uma lógica de funcionamento mais intuitiva e visual do que outros pré-processadores, com janelas de criação padronizadas de acordo com o manual de uso do RELAP5/MOD3.3. Os resultados se mostraram satisfatórios, em que o código RELAP5/MOD3.3 é capaz de projetar tanto o escoamento monofásico quanto bifásico, sendo evidenciado que os modelos de transferência de calor e os padrões de escoamento utilizados no RELAP5/MOD3.3 estão em concordância com os resultados experimentais.

Natural circulation has been an important topic of study related to passive safety systems in the cooling of nuclear reactors, mainly because it is based on the inherent laws of Physics, not depending on any external force for its application. The study of experimental circuits of natural circulation and numerical simulation with the RELAP5 code, in its various modalities, for the analysis of transients and accidents that can occur in nuclear reactors have been widely studied in the literature. The present study aims to study the ability of the RELAP5/MOD3.3 code to reproduce the phenomenology of natural circulation in single-phase and two-phase regimes obtained through a natural circulation circuit (CCN) that is located in the thermo-hydraulic laboratory of the Nuclear Engineering Center (CEENG) of the Institute for Energy and Nuclear Research (IPEN) in São Paulo. Some improvements were made in the experimental circuit, such as the insertion of a flow meter, which changed the initial conditions of the transients that occurred in the circuit, such as a void fraction sensor, where the experimental data of the void fraction, fluid flow, temperatures and pressure are compared with the numerical simulation results obtained with the RELAP5/MOD3.3 code. The CCN input data modeling was done using the FastLAP pre-processor, which has a more intuitive and visual operating logic than other pre-processors, with standardized creation windows according to the RELAP5/MOD3.3 user's manual. The results were satisfactory, in which the RELAP5/MOD3.3 code is able to project both single-phase and two-phase flow, it was evidenced that the heat transfer models and the flow patterns used in RELAP5/MOD3.3 are in agreement with the experimental results.