بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله یک نمونه از مجتمع سوخت راکتورVVER-1000 به نمایندگی از قلب راکتور بوشهر با استفاده از کد محاسباتی MCNP-4C مدل سازی شده است و شعاع، گام و ارتفاع بهینه میله سوخت تخمین زده شده است. جهت محاسبه ضریب تکثیر از سطح مقطع های نوترون انرژی پیوسته ی کتابخانه ENDF/B-VI استفاده شده است. با استفاده از اطلاعات کامل از راکتور نیروگاه اتمی بوشهر، با در نظر گرفتن شعاعهای مختلف میله سوخت، ضرائب تکثیر متناظر با گام های متفاوت برای هر شعاع میله ی سوخت محاسبه شده است.
سپس برای شعاع و گام میله سوخت متناظر با بیشترین ضریب تکثیر، ضرایب تکثیر در ارتفاع های مختلف میله سوخت، محاسبه شده و ارتفاع بهینه میله سوخت تعیین شده است. مشاهده شده است که نتایج شبیه سازی انجام شده، با ابعاد بکار رفته در راکتور بوشهر همخوانی دارد.
کلمات کلیدی: ابعاد بهینه، میله سوخت، نیروگاه اتمی بوشهر، شبیه سازی مونت کارلو، ضریب تکثیر
مقدمه
راکتور نیروگاه اتمی بوشهر یک راکتور تحت فشار از نوع با توان الکتریکی 1000 مگاوات است 6] و [9 که در آن از آب هم به عنوان کند کننده و هم به عنوان خنک کننده استفاده می شود و ساخت کشور روسیه می باشد که برای تولید برق هسته ای از آن استفاده خواهد شد. در این راکتور از اکسید اورانیوم با غناهای مختلف به عنوان سوخت استفاده می گردد. کد MCNP_4C که بر اساس روش مونت کارلو کار می کند.
قابلیت شبیه سازی سه بعدی سیستم های هسته ای غیر همگن من جمله قلب راکتور WWER و انجام محاسبات مربوط به ترابرد نوترون در آنها را دارا می باشد یکی از مسائل اصلی در طراحی نوترونی راکتورها تعین ابعاد بهینه قلب راکتور می باشد یعنی شرایطی که در ان با کمترین ابعاد - سوخت کمتر - ، راکتور بیشترین و در عین حال پایدارترین توان تولیدی را داشته باشد. بنابراین با تعیین ضریب تکثیر در شرایط هندسی مختلف میله های سوخت و کند کننده اطراف راکتور می توان به ابعاد بهینه آن دست یافت.
در این مقاله به کمک کد MCNP-4C که با داشتن دستورات ساختمانهای تکرار شده و شبکهها این امکان را فراهم می کند مجتمع سوخت به طور نسبتاً کاملی با تمامی میلههای سوخت، میلههای کنترل و سایر سیستمهای اندازهگیری در جای واقعی خود شبیه سازی شود، با داشتن دستورات لازم جهت محاسبهی ضریب تکثیر، ضریب تکثیر در شرایط هندسی مختلفی بدست آورده شده و با ارزیابی نتایج بدست آمده توسط کد، بهینهترین ابعاد مجتمع از لحاظ نوترونیکی تخمین زده شده است. های نوترون انرژی پیوسته استفاده شده است.
این مدلسازی سه بعدی تمام اجزا راکتور مذکور را شامل می شود: 311 میلهی سوخت، 18میلههای کنترل، 1 میلهی مرکزی و 1 میلهی اندازهگیری. با توجه به آرایش میلههای سوخت و اینکه میلههای سوخت در شبکهای شش ضلعی با گام مشخص و ثابتی قرار دارند، لذا شبکه متناظر با مجتمع سوخت به منظور استفاده در کد می کنید به صورت مربعی - 23 23 - در نظر گرفته شده است که از مجموع 529 نقطهی موجود درون شبکه، 311 نقطه مربوط به میلههای سوخت با گام 1/276 سانتیمتر حاوی سوخت اکسید اورانیوم با غنای %2/4، 20 نقطه آن مربوط به 18 میله کنترل، 1 میلهی مرکزی و 1 میلهی اندازهگیری است.
از آنجایی که آرایش میله ها در مجتمع سوخت این راکتور شش ضلعی می باشد لذا به صورت یک آرایش شش ضلعی درون این مربع را پر کردهاند و اطراف این شش ضلعی را نیز یک لایه کند کننده که شامل آب خالص - بدون اسیدبوریک محلول در آن - پوشانده و بقیه نیز به منظور کامل کردن شکل مربع صفر در نظر گرفته شدهاند. برای تعریف مجتمع سوخت در آن از سه یونیورس استفاده شده است:
روش کار
شبیه سازی راکتور WWER با استفاده از کد MCNP_4C انجام شده، که از کتابخانه ENDF/B-VI برای سطح مقطع بر هم کنش مدل همگن شده مجتمع سوخت راکتور WWER -1000 نیروگاه اتمی بوشهر جهت استفاده در کد. یونیورس در مدل فوق آب اطراف مجتمع سوخت را نشان می دهد، یونیورس ، سلول معادل میله های کنترل و میله مرکزی و میله اندازه گیری است و یونیورس :24 سلول معادل المان سوخت، غلاف، کند کنندهی اطراف میلهی سوخت می باشد.
