بخشی از مقاله
خلاصه
با توجه به مخاطرات ایمنی سامانههاي هستهاي در خلال حوادث مختلف، بررسی شرایط ایمنی راکتور از اهمیت شایانی برخوردار میباشد. در این مقاله تحلیل ایمنی حالت گذار راکتور تحقیقاتی تهران در شرایط حوادث ناشیاز تزریق راکتیویته اضافی مورد بررسی قرار گرفتهاست. با توجه به اینکه اولویت معیارهاي ایمنی، عدم ذوب سوخت و غلاف به عنوان اولین محافظ مخاطرات راکتور و اجتناباز دماي جوشش فیلمی خنککننده بهعنوان نقطه شروع حوادث میباشد، اجتناباز این محدودیتهاي بحرانی ایمنی مورد بررسی قرار گرفتهاند. بررسی روي دادههاي خروجی کد PARET براي چهار نوع حادثه ناشیاز تزریق راکتیویته "تزریق راکتیویته با نرخ 1.5 دلار در 0.5 ثانیه"، "تزریق 1.5 دلار پله"، " تزریق راکتیویته با نرخ 2 دلار در 0.7 ثانیه "، " تزریق راکتیویته با نرخ 2.7 دلار در 0.7 ثانیه "صورت گرفتهاست. نتایج نمایانگر عدم گذر قلب از محدودیتهاي ایمنی مورد نظر براي انواع حوادث محتمل ناشیاز تزریق راکتیویته اضافی با در نظر گرفتن
حوادث فوق به عنوان بدترین حالات ممکنه میباشد. نهایتا اطلاعات دریافتی از کدPARET با دادههاي گزارش تحلیل
ایمنی راکتور تحقیقاتی تهران سازمان انرژي اتمی ایران مقایسه و اعتبارسنجی شدهاست. این نتایج براي ارزیابی راکتور تحقیقاتی تهران و راکتورهاي تحقیقاتی در حال ساخت - از جمله راکتور تحقیقاتی - IR-10 قابل استفاده میباشد.
.1 مقدمه
با گسترش روز افزون تامین انرژي الکتریکی با استفادهاز نیروگاههاي هستهاي، بر تعداد راکتورهاي هستهاي مورد استفاده افزوده شدهاست. با توجه به مخاطرات ناشیاز مواد رادیواکتیو و تشعشعات پرتوي مورد استفاده، ایمنی راکتورهاي هستهاي از اهمیت شایانی برخوردار میباشد. مجموعه مباحث اختصاصی تحلیل ایمنی هر راکتور تحقیقاتی یا قدرت، براي شرایط راهاندازي اولیه آن، بهصورت جداگانه در گزارش تحلیل ایمنی آمدهاست؛ تحلیل ایمنی در حوادث - علاوه بر آنچه در فصول 14 و 15 گزارش تحلیل ایمنی مطرح میشود - ، تحلیل ایمنی با تغییر نوع و چینش سوخت، تحلیل ایمنی در شرایط تغییر طراحی کانالها، استفادهاز روشهاي نوین براي تحلیل ایمنی نیز طی مطالعات ثانویه منتشر میگردد. سلماسیان و همکاران به تحلیل ایمنی راکتور تحقیقاتی تهران در شرایط حوادث ناشیاز، از دست رفتن جریان خنککننده با استفادهاز کد محاسباتی ترموهیدرولیکی TRANS پرداخته است.[1] خلفی در پژوهش خود به تحلیل برخی حوادث معمول ناشیاز تزریق راکتیویته از قبیل شروع به کار راکتور پرداختهاست.[2] در پژوهش اخیر ما علاوهبراین، به بررسی حالت گذار حوادث فراتر از طراحی، بدترین حالات ممکنه حوادث ناشیاز تزریق راکتیویته و تحلیل ایمنی این حالات گذار براي راکتور تحقیقاتی تهران نیز پرداختهایم. تیتوچی در مقالهاي به بررسی ایمنی راکتور آب سنگین درخلال حوادث ناشیاز تزریق راکتیویته بااستفادهاز معادلات ترموهیدرولیک سه بعدي پرداختهاست؛ در این مقالهاز معادله پخش بهعنوان معادلات نوترونیک استفاده شدهاست؛ کد محاسباتی که محاسبات ترموهیدرولیک را انجام داده RELAP5/mode3 بودهاست.[3] قاضی در مقاله خود، به مقایسه حالت گذار حوادث ناشیاز تزریق بیشینه راکتیویته در شرایط غنی بالا سوخت و غنی کم آن براي راکتور MNSR پرداختهاست.
[4] داوري طی مقالهاي بااستفادهاز کد محاسباتی CFD به تحلیل وقوع حادثه انسداد جریان در داخل کانال المان سوخت پرداختهاست.[5] با توجه به این که اولین حفاظ در برابر نشت مواد رادیو اکتیو قلب و تشعشعات پرتوي، غلاف سوخت می باشد، در محاسبات ایمنی اولویت کاري اولا جلوگیرياز ذوب سوخت و غلاف، و قبلاز آن ممانعتاز رسیدن دماي خنککننده به نقطهي جوشش فیلمی میباشد که موجب عدم برداشت حرارتی مناسب میگردد.[6] پس بررسی دما ها به عنوان معیار ایمنی انتخاب میگردد. ازمیان حوادث مختلف ممکنه براي قلب راکتور، حوادث نوترونیک ناشیاز تزریق راکتیویته اضافی به قلب مورد بررسی قرار گرفتهاست. به طور کلی، حوادث ناشیاز تزریق راکتیویته دو نوع، اولی ناشیاز کاهش سطح مقطع جذب غیرشکافتی و دومی ناشیاز افزایش سطح مقطع شکافت می باشند. در اثر وقوع یکی از حوادث فوق الذکر تعداد واکنشهاي منجر به شکافت سوخت افزایش پیدا نموده و متعاقبا حرارت استحصالی نیز افزایش مییابد؛ و موجب افزایش دماي سوخت، غلاف و خنک کننده موجود میگردد. یک قلب ایمن در شرایط حوادث مذکور باید به موقع خاموش سازي انجام دهد و تولید انرژي ناشیاز شکافت را به حداقل ممکن برساند. علاوهبر آن باید بتواند حالت گذار ناشیاز تزریق راکتیویته شدید را بدون گذر و شکستن معیارهاي ایمنی سپري کند. هدف اصلی مطالعات دورياز شرایط منجر به افزایش کنترل نشده دما ها، ذوب قلب، پخش مواد رادیو اکتیو و مخاطرات ایمنی ناشیاز آن میباشد.[6] در مقاله اخیر ایمنی راکتور تحقیقاتی تهران در شرایط حوادث مذکور مورد بررسی قرار گرفتهاست. روند حرکتی دماها و سطوح توان و انرژي مربوط به این راکتور، با شبیه سازي قلب راکتور و اعمال شرایط حوادث مذکور بر قلب، با استفادهاز کد هستهاي محاسباتی PARET مورد محاسبه قرار گرفته و قلههاي دماي بیشینه آن استخراج شدهاند. سپس دما هاي مذکور با دماي ذوب سوخت، دماي ذوب غلاف و دماي جوشش فیلمی براي خنککننده داخل قلب مورد مقایسه قرار گرفته و ایمن بودن راکتور با توجه به این محاسبات مورد بررسی قرار گرفتهاست. در آخرین گام، دادههاي حالت گذار محاسبه شده با دادههاي تجربی گزارش تحلیل ایمنی راکتور تحقیقاتی تهران سازمان انرژي اتمی ایران مورد مقایسه و اعتبار سنجی قرار گرفتهاست.[7] نتایج حاکیاز ایمنی راکتور تحقیقاتی تهران براي انواع حوادث محتمل ناشیاز تزریق راکتیویته اضافی میباشد. در خصوص اعتبار سنجی نیز نتایج نشان گر دقت مناسب نتایج تحلیل گذار بدست آمده می باشد.
.2 مواد و روش انجام کار
2.1راکتور تحقیقاتی تهران
راکتور تحقیقاتی تهران راکتوري با قدرت 5 مگاوات از نوع استخري با خنککنندگی،کندکنندگی آب سبک، با سوخت جامد اکسید اورانیوم با غناي % 19.75 است؛ آب و گرافیت بهعنوان بازتاباننده مورد استفاده قرار میگیرند. استخر راکتور شامل دو قسمت است. در یک بخش استخر راکتور، لولهها و تاسیسات مخصوص آزمایش قرار داده شدهاند و بخش دیگر مخصوص واپاشی سوختهاي مصرف شدهاست. قلب میتواند توسط پل آلمینیومی در هر یک از این بخشها منتقل گردد. کنترل این راکتور توسط وارد و خارج کردن چهار صفحه جاذب ایمنی و یک صفحه جاذب تنظیمی است که توسط سیستم کنترل از بخش فوقانی استخر هدایت میگردد. علاوهبرآن راکتور توسط پسخور دمایی منفی، خود تنظیم میباشد. مدار هیدرولیکی راکتور به فرم زیر است. پارامتر هاي داراي اهمیت از مدار هیدرولیکی مورد استفاده در مقاله در جدول شماره 1 آورده شدهاست.[8] سوخت مورد استفاده یورانیوم اوکساید U_3 O_8 با غناي نزدیک %20 بوده که غلافی آلومینیومی دور آن را میپوشاند. المانهاي سوخت در داخل صفحهاي مشبک قرار میگیرند. مشخصات المان سوخت و ترموهیدرولیکی که در تحلیل حالت گذار مورد استفاده قرار گرفتهاند به فرم جدول 1 میباشند.[7]
