بخشی از مقاله
چکیده:
در این مطالعه، رفتار راکتور مینیاتوری چشمه نوترونی در شرایط گذرا توسط حل عددی همزمان معادلات سینتیک نقطهای و معادله ترموهیدرولیک راکتور در نرمافزار Maple شبیهسازی شده است. در روش استفاده شده، زمان بسیار اندکی برای محاسبات مربوط به حادثه تزریق راکتیویته گذرا صرف میشود.
نتایج نشان دادند که هماهنگی قابل قبولی بین روشهای به کار برده شده و نتایج تجربی وجود دارد. همچنین کسر 6 گروهی نوترونهای تأخیری توسط بسته نرمافزاری MTR_PC محاسبه شده است. مقایسه نتایج بدست آمده برای کسر 6 گروهی نوترونهای تأخیری با نتایج تجربی نشان دادند که مقادیر حاصل از این بسته قابل اعتماد است.
مقدمه :
راکتور چشمه نوترونی مینیاتوری - MNSR - یک راکتور تحقیقاتی از نوع تانک استخری با توان 30 کیلووات است که توسط انستیتو انرژی اتمی چین با الگوبرداری از راکتور SLOWPOKE کانادا ساخته شده است. گرمای تولید شده در قلب این راکتور توسط همرفت طبیعی برداشت میشود. در این راکتور آب خنک از دهانه ورودی پایین قلب که اندازهی آن 6mm است، وارد میشود و پس از برداشت گرما از سوخت، از دهانه موجود در بالای قلب خارج میشود. اگر این راکتور در توان نامی کار کند، اختلاف دمای آب در ورودی و خروجی قلب حدود 20 درجه است
نوترونهای تأخیری در راکتور مینیاتوری به 15 گروه تقسیم میشوند که 6 گروه آن مربوط به نوترونهای تأخیری ناشی از واپاشی هستههای مولد نوترون تأخیری و 9 گروه آن مربوط به تولید فوتونوترونهای تأخیری ناشی از تولید نوترون در اثر واکنش آستانهای برخورد فوتونهای تأخیری با برلیوم است
هدف این تحقیق اعتبارسنجی محاسبات و روشهای به کار برده شده برای شبیهسازی پارامترهای ترموهیدرولیکی و دینامیکی راکتور مینیاتوری اصفهان است. برای شبیهسازی پارامترهای ترموهیدرولیکی از نرم افزار FLUENT و برای شبیهسازی راکتور مینیاتوری در شرایط گذرا از برنامهنویسی در نرم افزار MAPLE بهره گرفته شده است.
روش کار :
برای محاسبه پارامترهای ترموهیدرولیکی راکتور MNSR اصفهان از نرمافزارهای گمبیت و فلوئنت استفاده شده است. برای محاسبه 6 گروهی کسر نوترونهای تأخیری از بسته نرمافزاری MTR_PC استفاده شده است. این بسته شامل کدهای WIMS، BORGES، CITVAP و ... میباشد. برای تولید پارامترهای سینتیکی ابتدا بایستی محاسبات سلولی توسط کد WIMS انجام شود. کد WIMS در حالت عادی سطح مقاطع میکروسکوپی را تولید نمیکند. برای این کار بایستی در ابتدای ورودی WIMS با استفاده از دستورات خاص، سطح مقاطع میکروسکوپی را تولید نمود.
کد BORGES بر پایه محاسبات سلولی انجام-شده توسط کد WIMS، سطح مقاطع میکروسکوپی ایزوتوپهای موجود در محاسبات را از فرمت دوتایی تولیدی کد WIMS به فرمت مورد نیاز کد CITVAP - نسخه پیشرفته کد - CITATION-II تبدیل میکند. در توانهای بسیار پایین، تزریق راکتیویته روی دمای کاری راکتور تأثیر چندانی ندارد وعملاً فیدبک دمایی نداریم. در این توانها، افزایش توانکاملاً از معادلات سینتیک نقطهای پیروی میکند. در توانهای بالاتر، تزریق راکتیویته مثبت باعث افزایش دما میشود.
به علت ضریب راکتیویته منفی دمایی، افزایش دمای کندکننده باعث تزریق راکتیویته منفی به راکتور میشود. بنابراین در توانهای بالا تغییرات توان از معادلات سینتیک نقطهای پیروی نمیکند و برای پیشبینی توان نیازمند حل ترموهیدرولیک راکتور و دینامیک راکتور بهصورت همزمان هستیم. برای حل همزمان ترموهیدرولیک راکتور و دینامیک آن رابطهی بین توان و دمای متوسط قلب توسط نرمافزار Fluent محاسبه شده است. رابطهی بین توان و دما با برازش دادهها روی چندجملهای درجه 4 محاسبه شد:
در رابطه بالا T دما برحسب کلوین، P توان برحسب کیلووات و R2 ضریب رگرسیون است. ضریب رگرسیون برای معادله فوق قابلقبول است.
الگوریتم حل همزمان معادلات سینتیک نقطهای و ترموهیدرولیک برای راکتور MNSR در شکل 1 نمایش داده شده است. در الگوریتم زیر Step گام زمانی، End_time زمان پایان محاسبات، n-group تعداد مولدهای نوترون تأخیری، T - 0 - دمای اولیه، P - 0 - توان اولیه، - 0 - راکتیویته اعمالی، Λ زمان متوسط تولید نسل نوترون، αjk ضریب راکتیویته دمایی بین دمای j و k، i کسر مؤثر نوترونهای تأخیری گروه i و Ci - 0 - دانسیته اولیه مولد گروه i است.
شکل :1 الگوریتم حل همزمان معادلات سینتیک نقطهای و ترموهیدرولیک
