بخشی از مقاله
خلاصه
روشهاي ریاضی و تحلیلی متعدد و پیچیده اي براي شناخت فرآیند ایمنی راکتورهاي هسته اي تا به امروز ارائه شده است. تحلیل ایمنی راکتورهاي هست ه اي بر اساس چنین روش هایی، همواره تو أم با خطاي ن سبی بوده که برآورد این خطاي نسبی به عنوان "عدم قطعیت " در علوم مهندسی شناخته می شود. بنابراین تعیین منابع عدم قطعیت می تواند گامی اولیه در تحلیل قابلیت اطمینا ن در عملکرد یک راکتور هسته اي باشد. ای مقاله به بررس ی دو روش ارزیابی عدم قطعیت آماري و قطعی می پردازد و توصیه هایی براي انتخاب ی ک روش عدم قطعیت، داده م ی شود و به روند ارزیابی بهترین برآورد عدم قطعیت در تحلیل ایمنی راکتورهاي پیشرفته می پردازد.
.1 مقدمه
در مراحل طراحی یک راکتور هسته اي، پدیده هایی وجود دارند که ماهی اصلی آنها مش خص است ول ی به دلیل وجود یک یا چند پارامتر عدم قطعیت در این پدیده ها، محاسبات ایمنی راکتور که یکی از مهمتر ین گام هاي طراحی یک راکتور هسته اي است ، ممکن است دچار خطا شود .[1] جهت حصول اطمینان از عملکرد واقعی راکتور و سیستم هاي ایمنی آن در طی یک سري حوادث - حوادث مبناي طرح - لازم اس ت هر یک از این پارامترها و پدیده هاي عدم قطعیت در مدل ایمنی راکتور که عموماً توسط کدهاي انتگرالی نظیر [2] RE LAP5، با یک روش خاص آنالیز و ارزیابی م ی شود.
در سال هاي اخیر روش هاي مختلفی از عدم قطعیت ارائه شده است. یکی از استانداردترین روش ها جهت ارزیابی پارامترهاي عدم قطعیت، استفاده از روش مونت کارلو و جایگزینی اعداد تصادفی به جاي پارامتر عدم قطعیت است. جهت کاهش حجم محاسبات که در یک مدل استاندارد آنالیز عدم قطعیت که گاهاً چند روز به طول می انجامد، از تکنیک انتخاب پارامترهاي مهم که توسط م دل هیرارچو انجام می شود، اس تفاده می شود. در ضمن جهت کاهش محاسبات تعداد اعداد تصادفی جایگزی ن پارامترهاي فوق را توسط فرمول پیشنهادي [3] WILK به صد آنالیز کاهش می یابد.
در این گزارش ضمن معرفی انواع روش هاي متداول آنالیز عدم قطعیت به آنالیز حساسیت و عدم قطعیت یک راکتور نمونه PHWR پرداخ ته می شود. سیستم برداشت حرارت در یک راکتور 220 مگ اوات الکتریکی PHWR شامل تعدادي کانال موازي در 8 حلقه می باشد، که هرمدار نیز شامل یک مولدبخار و پمپ می باشد. نماي کلی سیستم برداشت حرارت در این رآکتور در شکل 1 آمده است
با توجه به شکل - 1 - مشخص است که قسم ت ورودي این کانال ها به ورودي راکتور وص ل می باشد و همچنین
قسمت خروجی این کانال ها به قسمت خروجی راکتور متصل است. ایمنی اولیه براي هر راکتور هسته اي به دلیل نگرانی از احتمال نشت و پخ ش مواد رادیو اکتیو به محیط در طول حوادث ی مانند large break L OCA و... است. این حوادث زمانی اتفاق می افتد که طراحی زیر ح د استاندارد براي سیستم خن ک کننده باشد.
شکل -1 نمایی از سیستم برداشت حرارت در راکتور PHWR
.2 روش تحقیق
.1.2 روش هاي آنالیز عدم قطعیت
عموماً از سه روش WILKS ، سطح پاسخ و روش مستقیم مونت کارلو براي آنالیز عدم قطعیت ایمنی بهره می برند که در ادامه به آن پرداخته می شود.
.1.1.2 روش WILKS
بازه تصادفی - L,U - را در نظر گرفته می شو د که حاوي احتمال β در کسري از γ از جم عیت مورد مطالعه باشد.
احتمال و کسر β و γ معیار هاي انتخ ب شده توسط تحلیلگر براسا س میزان اطمینان مطلوب است .
فرض می شود حد تلرانس γ، براي میزان احتمال β از یک نمونه محدود S1 با ابعاد N، L و U باشد. احتمال β که حداقل به تعداد γ از جمعیت x در یک نمونه نامحدود بزرگتر S2 موجود باشد در بازه L تا U قرار می گیرد و از رابطه زیر محاسبه می گردد :
با توجه با رابطه - 2 - ، زمانی N کم ترین مقدار را خواهد داشت که مقدار α در بیشینه مقدار خود باشد. در این رابطه α احتمال و β میزان اطمینان است. اگر مقدار α و β هر کدام 95٪ باشد، می توان نوشت:
این رابطه که شامل سه پارامتر مستقل و یک مقدار تصادفی است، نشان می دهد حداقل تعداد 59 بار باید عمل محاسبات تکرار شود.
.2.1.2 روش سطح پاسخ
براي مدل هاي پیچیده، استفاده از مدل هاي کامپیوتري براي تجمع هر پارامتر ورودي عدم قطعیت نمونه گیري
شده، می تواند بسیار پرهزینه باشد. بنابراین گاهی لا زم است که ی ک مدل پیچیده را با یک مدل جانشین، جایگزین نمود.
این مد ل جانشین شرایط فیزیکی مشابهی را از مدل کامل ارائه می نماید با این تفاوت که از شرایط ساده کننده به دست آمده است که باعث م ی شود محاسبه مدل جدید بسیار سریعتر از مدل اصلی صورت پذیرد در نتیجه بهاي این کار کاهش دقت و بازه قابل کاربرد است.
روش سطح پاسخ، یک مدل جانشین ساده شده را با پیمودن سه مرحله زیر ارائه می نماید:
.1 داده هاي ورودي، ارزیابی و مقدار دهی می شوند تا مواردي که بیشترین تاثیر را در پاسخ مدل دارن د مشخص شوند و در نتیجه یک مجموعه براي بیان پارامترهاي ورودي نامطمئن به دست می آید.
.2 پاسخ مدل کام ل روي یک بازه از نمونه هاي فضاي نمونه اي پارامتر ورودي مورد ارزیابی می گردد.
.3 این پاسخ ها براي تولید یک بیان خطی ک ه تقریب کافی از پاسخ ها در بازه مورد نظر ارائه می دهند. این بیان خطی مدل، سطح پاس خ را تشکیل می دهد.
.3.1.2 روش مونت کارلو
براي محاسبه عدم قطعیت در ریز مدل ها و پارامترهاي ورودي، لازم است محاسبات از طریق کد تجمع یابند. رفتار دینامیکی کدهاي مربو ط به حوادث شدید، در هر گ ام زمانی حل مسئله، خطاي انباشته شده در عدم قطعیت را به بازه زمانی دیگر انتقال می دهند و بسته به نوع نیروگاه، مشخصات سیستم و نوع نرم افزارهاي بکار رفته، تجمع عدم قطعیت به نتایج متفاوتی منجر م ی گردد. نوع و منابع عدم قطعیت و اطلاعات موجود نیز به شدت نتایج را تحت تاثیر قرار می دهند.
روش مونت کارلو رهیافت متفاوتی براي بدست آوردن نمونه، از منابع عدم قطعیت دارد و بسته به نوع نمونه گیري، اسامی مختلفی به خود می گیرد از جمله نمونه گیري ساده، فوق مکعب و نمونه گیري بر اساس روش مونت کارلو که ساده ترین روش بیاي عدم قطعیت پارامترهاي می باشد. نمونه گیري تصادفی پارامترها از داده ورودي ایجاد می شود.
